D类功放电路综述

　　D类功放电路结构框图如图1所示。由PWM调制器、半桥开关器件的MOSFET、LC低通滤波器和扬声器负载等组成。由图1中可见，输出端的PWM信号，再经R1、C_R构成的积分器反馈后与基准信号进行比较，基准信号为输入音频信号的取样信号，其频率下限应是最高音频信号频率的两倍以上，上限为500kHZ。输出端LC组成的低通滤波器滤除输出信号中的调制脉冲信号成分。

图１　D类功放的基本电路结构

　　电路设计时，如果取样频率选择不当，会导致输出波形的变化，动态范围变窄，工作中当电感L出现磁饱和时，信号失真度将会骤然增大。

1. 补偿型PWM调制方式

　　此调制方式为PWM常见的类型。为了充分抑制PWM方式输出信号中的纹波，当取样频率较高，要求低通滤波器有足够的带外衰减量，其中的一种电路如图2所示。该电路在PWM调制器中设置反馈环路，有效地抑制了输出信号中的脉冲成分。输出端采用小型变换器作为检测器件，检测出的输出脉冲信号与音频输入信号进行比较后的误差信号对电压控制器起反馈调节作用，大大减少了残留的0脉冲成分。图2中的延时电路D对输入——输出信号间的延迟进行补偿；延时电路T对PWM调制和开关器件的延时进行补偿。

图２　反馈环路式PWM调制方式电路框图{{分页}}

2. Δ∑调制方式

　　Δ∑调制是1bit调制的经典方式。这种方式的优点在于取样频率非常高，量化脉冲分散在很宽的频带中，信号频带内的脉冲密度低。两级Δ∑量化脉冲发生电路框图如图3所示。

图３　PWMΔ∑调制方式电路框图

　　量化脉冲发生器的组合可以降低噪声。该电路使频带内的残余脉冲分布在很宽的频带里，在使用滤波器后，抑制噪声能力大为提高。为了得到更好的动态特性，增加量化次数是行之有效的方法。图4(a)是4次量化脉冲发生器LSI芯片的内部电路框图及应用电路。它的输出失真特性曲线如图4(b)所示。这种实用芯片对D类功放的开发和普及大有帮助。该芯片的型号为LM4663MT，采用24脚TSSOP封装。

图４　４次量化脉冲LSI芯片框图及其失真特性曲线{{分页}}

　　(1)飞利浦Δ∑调制方式。图5是飞利浦Δ∑调制方式的示意方框图 。它由取样频率为2.8MHz的5次量化电路和末级模拟反馈环路组合而成。反馈环路也用于抑制开关输出电路引起的不良脉冲信号。这种调制方式在动态范围为83dB、1kHz/1W输出时的失真度为0.1%。

图５　飞利浦Δ∑调制方式的示意方框图

    (2) 夏普Δ∑调制方式。夏普Δ∑调制方式可称为超一流的调制模式。它采用信号频率达100kHz、动态范围在100dB以上的7次Δ∑调制方式。其高次Δ∑调制又称为Δ∑动态反馈方式，输出级的脉冲信号直接反馈到Δ∑调制电路中，以最大限度地抑制微小的脉冲干扰。