D类音频功率放大器评估方法
D类音频功率放大器的设计方案与测试
D 类音频功率放大器的设计与测试本系统由咼效率功率放大器（D 类音频功率放大器）、信号变换 电路、外接测试仪表组成，系统框图如图 1所示。
b ・ OluFf; *! ] W Yn.r -?.-.-击去vn g n图1系统方框图1. D 类功放的设计D 类放大器的架构有对称与非对称两大类， 在此讨论的D 类功 放针对的是对功率、体积都非常敏感的便携式应用，因此采用全电桥 的对称型放大器，以充分利用其单一电源、系统小型化的特点。
D 类 功率放大器由PWM 电路、开关功放电路及输出滤波器组成，原理框 图如图2所示。
采用了由比较器和三角波发生器组成的固定频率的 PWM fe 路，用 输入的音频信号幅度对三角波进行调制，得到占空比随音频输入信号 幅度储号变挟电路变化的方波，并以相反的相位驱动上下桥臂的功率管，使功率管一个导通时另一个截止，再经输出滤波器将方波转变为音频信号，推动扬声器发声。
采用全桥的D类放大器可以实现平衡输出，易于改善放大器的输出滤波特性，并可减少干扰。
全桥电路负载上的电压峰峰值接近电源电压的2倍，可采用单电源供电。
实现时，通常采取2路输出脉冲相位相反的方法。
图2 D类音频功率放大器组成框图D类功率放大器的工作过程是：当输入模拟音频信号时，模拟音频信号经过PWM调制器变成与其幅度相对应脉宽的高频率PWM脉冲信号，控制开关单元的开/关，经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作，然后经过功率低通滤波器带动扬声器工作。
2.比较器比较器电路米用低功耗、单电源工作的双路比较器芯片 LM311构 成。
此处为提高系统效率，减少后级 H 桥中CMOS 管不必要的开合, 用两路偏置不同的三角波分别与音频信号的上半部和下半部进行比 较，当正端上的电位高于负端的电位时，比较器输出为高电平，反之 则输出低电平。
这样产生两路相互对应的PWM 波信号给后级驱动电路 进行处理，双路比较电路如图3所示。
图3比较器电路此处值得注意的是将上半部比较处理为音频信号接比较器的负 向端、三角波信号接正向端；下半部比较则相反，这样形成相互对应， 在音频信号的半部形成相应 PWM 波时，另半部为低电平，可保征后 级H 桥中的CMOS 管没有不必要的开合，以减少系统功率损耗。
D类音频功率放大器1 (1)要点
D 类音频功率放大器(Class D Audio Power Amplifier近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias分类不外乎A 类、B 类、C 类等放大电路,而讨论音频功率放大器仅强调A 类、B 类、AB 类而却把D 类放大器给忘掉了,事实上D 类放大器早在1958年已被提出(注一,甚至还有E 类、F 类、G 类、H 类及S 类等(注二,只是这些类型的电路与D 类很接近,运用机会低,所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出,而卫衍生与电源所供给功率不对等的关系,即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比如表一所示:偏压分类 A 类 AB 类B 类 D 类理想效率25%介于A 与B 类之间78.5%100%随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展,诸如手机、MP3、PDA 、IPOD 及LCD TV…数位家庭等,寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。
因此最近几年音频功率放大器由AB 类功率放大器转以D 类功率放大器为主流。
如图1所示(注三,在实际应用上D 类放大效率可达90%以上远超过效率50%的AB 类放大。
所以D 类放大的晶体管散热可大大的缩小,很适合应用于小型化的电子产品。
詹金萬表一各類功率放大器的效率比圖 1 D 類及 AB 類效率比較一、D 类放大器的架构D 类放大器又可称数字式功率放大,基本架构如图2所示,输入讯号经由脉波宽度调变器(Pulse Width Modulation将音频信号调制成数字信号后,由功率晶体管(Q1,Q2放大输出,再经由低通滤波器(Lf,Cf取出原输入端的音频讯号送至喇叭输出。
由于功率晶体管输入为一数字信号,Q1,Q2工作处于饱和与截止两个状态,因此Q1,Q2本身所消耗功率将非常小,提高整个放大器的效率,而使散热装置大幅减小进而在组件的设计上可以大大缩小其体积。
如图3所示MP7720具有20W 输出的D 类放大器的尺寸为4.8mm x 5.8mm x 0.135mm (注四二、D 类放大器的功率分析功率放大器的输出属开关状态,即输出为一方波波形,由傅利叶级数分析知: V o (t=πVcc4( t ωsin +31t ω3sin +51t ω5sin +71t ω7sin +… 高次谐波经由低通滤波器滤除后,输出信号的最大值为πVcc4,因此负载所能得到的最大功率P Lm 为圖3 MP7720 元件圖圖2 D 類放大器基本架構P Lm =L m R V 2=LR c 22c 8V π而电路的平均电流I av=πmV 2=L R c 2c 8V π,则电源输入功率P s=V cc *I av=LR c 22c 8V π 由P Lm 与P s 比值知, D 类放大效率达到100%。
d类功放_增益和功率_解释说明以及概述
d类功放增益和功率解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代科技发展的进程中，功率放大器作为一种重要的电子设备，在各个领域中具有广泛的应用。
其中，D类功放作为一种高效率低功耗的功率放大器，近年来受到了越来越多人的关注和研究。
本文旨在对D类功放的增益和功率进行解释说明，并概述其相关概念、特点以及影响因素。
通过对D类功放增益和功率的详细讨论和分析，可以更好地理解该类型功放器件在实际应用中的优势与限制，并对未来的技术发展提出一些建议。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分进行说明。
除了引言部分外，还包括：功放定义与分类、D类功放增益解释说明、D类功放功率解释说明以及结论与总结。
在第二部分中，我们将介绍功放器件的基本概念和分类，并着重介绍D类功放，在不同应用领域中的具体使用情况。
第三部分将详细讨论D类功放增益的定义、重要性以及其特点。
同时还会探讨如何调节增益以及影响增益的因素。
第四部分将重点解释功率的概念和意义，并着重说明D类功放的功率输出特点。
此外，我们还会讨论容量和负载对功率输出的影响。
最后，第五部分将对D类功放的增益和功率进行综合评价和分析，讨论其在实际应用中的优势与局限，并提出未来技术发展的展望和研究方向建议。
1.3 目的本文旨在对D类功放的增益和功率这两个关键概念进行深入解释和阐述。
通过对这些内容的详细讨论，读者可以更全面地了解D类功放器件的特点、优势和局限性。
同时，我们希望借此机会提醒读者注意增益调节方法以及容量和负载等因素对功率输出产生的影响。
最后，我们也期望能够引起更多人对于D类功放技术未来发展方向的思考，并给予一些相关建议。
通过本文内容，希望能够为读者提供有关该主题领域内基础知识与进一步探索所需的背景信息。
2. 功放定义与分类2.1 功率放大器的概念及作用功率放大器是一种电子设备，用于增加电信号的幅度，从而增强信号的功率。
它在各个领域中广泛应用，包括音频和视频系统、通信系统、雷达系统等。
音频功率放大器(D类)
4 5
5 6 6
6 6 7 7
2 .2 . 1 D 类 放 大 器 工 作 原 理 2 .2 .2 模 拟 脉 宽 调 制
2 .2 .3 数 字 脉 宽 调 制
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2. 3 D 类 功放 的输 出级
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2.4 免 除 滤 波 器 设 计 技 术
第三 章 D 类 音 频放 大 器 的设 计 因素 3. 1 合 适 的功 率 管 尺 寸 3.2 保 护 电路 3.3 絲 3.4 电磁 干扰 禾 口 布局
目
? W 弓唁
Ab strac t
录
1
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3
1. 1 音频放大器背景
3
1.2 D 类 音频 功 率 放 大 器 的 发 展 动 态 1.3 主 要 研 究 内容 及 指 标
1.4 论 文 组 织 结 构 第二章 功 率放大器原理 2. 1 功率放大器种类
2 . 1. 1 A 类 放 大 器 2 . 1.2 B 类 放 大 器 2 . 1.3 A B 类 放 大 器 2 .2 D 类 放 大 器
class D am plifi er con sists of an op erational am p lifier, a com p arator, a tri-an gular g en erator, a
pow er output stage and the protection ci rcui ts. T he class-D am plifi er has been verifi ed i n
高 效 率 90% , 谐 波 失真 小 于 10% , 64 阶音 量 调 制 。
关 键 词 ：D 类 功 率 放 大 器 ，无 滤 波 器 ，脉 宽调 制 ，功 率 输 出级 。
d类功放 输出幅值
d类功放输出幅值【最新版】目录1.D 类功放的概述2.D 类功放的输出幅值的定义和计算方法3.D 类功放输出幅值的优势4.D 类功放输出幅值的应用领域正文一、D 类功放的概述D 类功放，全称为数字输出类功放，是一种采用数字技术实现的高效能音频放大器。
相较于传统的 A 类、B 类和 AB 类功放，D 类功放在效率、体积和音质方面具有明显的优势，因此在音响设备、家庭影院以及便携式音响设备等领域得到了广泛的应用。
二、D 类功放的输出幅值的定义和计算方法D 类功放的输出幅值，是指功放器在额定负载和额定电压下，输出信号的幅值。
通常用符号“Vout”表示，单位为伏特（V）。
计算方法如下：Vout = Vcc × (1 + 20log10(Ap/Aout))其中，Vcc 为输出电压，Ap 为输入信号的幅值，Aout 为输出信号的幅值。
三、D 类功放输出幅值的优势1.高效率：D 类功放的工作效率高达 70%～80%，远高于传统的 A 类、B 类和 AB 类功放，因此具有较小的体积和较低的发热。
2.高音质：D 类功放的输出信号波形接近于理想正弦波，失真度较低，可以提供较好的音质表现。
3.宽动态范围：D 类功放的动态范围较大，能够满足不同音量和音频信号的需求。
四、D 类功放输出幅值的应用领域1.音响设备：D 类功放在音响设备中具有广泛的应用，如家庭影院、汽车音响、专业音响等。
2.便携式音响设备：由于 D 类功放具有较高的效率和较小的体积，因此在便携式音响设备如蓝牙音响、MP3 播放器等中得到了广泛应用。
3.通信设备：D 类功放在通信设备中也有一定的应用，如手机、对讲机等。
D类放大器测量
2011/6/8
深圳安盛儀器有限公司
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額定輸出功率 Power Output Rating
• 測量功放的輸出功率: 1kHz, 1% THD+N. • 另一種有用的測試方法是在恒定的1%失 真條件下測量輸出功率與頻率的關係
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失真
• 最普遍的測量方法是測量THD+N (總諧波
2011/6/8
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THD+N與輸出幅度的關係(1 kHz)
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典型的互調失真與功率的關係
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噪聲測量
存在多種表達方式 :
• 信噪比. • 絕對噪聲 • 平坦, 加權,帶寬限制
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噪聲加權濾波器
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功放效率測量
• 輸出功率與輸入功率的關係曲線. • 在輸入功率非常重要的汽車功放產品測 量中特別有用. • 線性功放典型值為 50 - 60%. • 設計優良的開關功放可達 80 - 95%
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噪聲測量
• 標準表達方式是 “信噪比”. • 絕對加權輸出噪聲與參考輸出功率的比 值.
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噪聲測量
• 常用的加權噪聲測量使用 “A-Weighting” 或“CCIR-Weighting” • 噪聲與頻率的關係(頻譜分析)也是常用的 方法. • 能夠突顯開關狀態的影響.
D类功放数据测量
深圳大学实验报告课程名称：工程实践
实验项目名称：D类功放
学院：
专业：
指导教师：
报告人：学号：班级：
实验时间：2019年5月
实验报告提交时间：2019年6月24日星期一
教务部制
三、制作总结：
（1）本次实验最大体会就是核心板的焊接，第一次焊接失败，由于管脚过于密集，很容易粘连在一起，粘连之后又用电烙铁触碰板子，造成板子的损坏。
针对这个问题，我总结出了“滚动锡球法”（自己造的名字），先用电烙铁把融化的锡球在芯片对应的铜片上滚一圈，然后用镊子夹取芯片，将管脚对准板子上的铜片，固定好之后，用电烙铁加热管脚，铜片上的少量焊锡就会融化在管脚上。
这个方法不易造成粘连，但是可能会虚焊。
（2）学会了将焊好的芯片从板子上取下，学会了使用万用表判断芯片管脚是否虚焊。
（3）本次的实验电路使用了很多电分和模电的基础知识，比如滤波电路，原本知识学习了基础知识，现在更加深刻的认识到了这些模块在电路中的作用。
指导教师批阅意见：
成绩评定：。
D类音频功率放大器的设计方案与测试
D 类音频功率放大器的设计与测试本系统由咼效率功率放大器（D 类音频功率放大器）、信号变换 电路、外接测试仪表组成，系统框图如图 1所示。
b ・ OluFf; *! ] W Yn.r -?.-.-击去vn g n图1系统方框图1. D 类功放的设计D 类放大器的架构有对称与非对称两大类， 在此讨论的D 类功 放针对的是对功率、体积都非常敏感的便携式应用，因此采用全电桥 的对称型放大器，以充分利用其单一电源、系统小型化的特点。
D 类 功率放大器由PWM 电路、开关功放电路及输出滤波器组成，原理框 图如图2所示。
采用了由比较器和三角波发生器组成的固定频率的 PWM fe 路，用 输入的音频信号幅度对三角波进行调制，得到占空比随音频输入信号 幅度储号变挟电路变化的方波，并以相反的相位驱动上下桥臂的功率管，使功率管一个导通时另一个截止，再经输出滤波器将方波转变为音频信号，推动扬声器发声。
采用全桥的D类放大器可以实现平衡输出，易于改善放大器的输出滤波特性，并可减少干扰。
全桥电路负载上的电压峰峰值接近电源电压的2倍，可采用单电源供电。
实现时，通常采取2路输出脉冲相位相反的方法。
图2 D类音频功率放大器组成框图D类功率放大器的工作过程是：当输入模拟音频信号时，模拟音频信号经过PWM调制器变成与其幅度相对应脉宽的高频率PWM脉冲信号，控制开关单元的开/关，经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作，然后经过功率低通滤波器带动扬声器工作。
2.比较器比较器电路米用低功耗、单电源工作的双路比较器芯片 LM311构 成。
此处为提高系统效率，减少后级 H 桥中CMOS 管不必要的开合, 用两路偏置不同的三角波分别与音频信号的上半部和下半部进行比 较，当正端上的电位高于负端的电位时，比较器输出为高电平，反之 则输出低电平。
这样产生两路相互对应的PWM 波信号给后级驱动电路 进行处理，双路比较电路如图3所示。
图3比较器电路此处值得注意的是将上半部比较处理为音频信号接比较器的负 向端、三角波信号接正向端；下半部比较则相反，这样形成相互对应， 在音频信号的半部形成相应 PWM 波时，另半部为低电平，可保征后 级H 桥中的CMOS 管没有不必要的开合，以减少系统功率损耗。
D类数字功率放大器
3.3 D 类数字功放D类功放也叫丁类功放，是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。
早先在音响领域里人们一直坚守着 A 类功放的阵地，认为 A 类功放声音最为清新透明，具有很高的保真度。
但 A 类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。
后来效率较高的 B 类功放得到广泛的应用，然而，虽然效率比 A 类功放提高很多，但实际效率仍只有50%左右，这在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合，仍感效率偏低不能令人满意。
所以，如今效率极高的 D 类功放，因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视，并得到广泛的应用。
3.3.1 D 类功放的特点与电路组成1 ． D类功放的特点（ 1）效率高。
在理想情况下， D 类功放的效率为 100%（实际效率可达 90%左右）。
B功放的效率为 78.5%（实际效率约 50% ），A 类功放的效率才 50%或 25%（按负载方式而定）类。
这是因为 D 类功放的放大元件是处于开关工作状态的一种放大模式。
无信号输入时放大器处于截止状态，不耗电。
工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态，晶体管相当于一个接通的开关，把电源与负载直接接通。
理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电，实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。
（2）功率大。
在 D 类功放中，功率管的耗电只与管子的特性有关，而与信号输出的大小无关，所以特别有利于超大功率的场合，输出功率可达数百瓦。
（ 3）失真低。
D 类功放因工作在开关状态，因而功放管的线性已没有太大意义。
在类功放中，没有 B 类功放的交越失真，也不存在功率管放大区的线性问题，更无需电路的负反馈来改善线性，也不需要电路工作点的调试。
（ 4）体积小、重量轻。
D 类功放的管耗很小，小功率时的功放管无需加装体积庞大的散热片，大功率时所用的散热片也要比一般功放小得多。
而且一般的 D 类功放现在都有多种专用的 IC 芯片，使得整个 D 类功放电路的结构很紧凑，外接元器件很少，成本也不高。
D类音频功率放大器
Power Analog Microsystem
深圳市天籁实业有限公司
2007.04.23
公章
无滤波器D类放大器
普通D类放大器都需要输出低通滤波器，以滤 去脉宽调制的脉冲 如果不加滤波器，会引起静点电流的增大，和 EMI的增大 无滤波器D类放大器采用了不同的调制技术可 以避免静点电流的增大，还能够减小EMI TI最早在2001年提出了无滤波器技术的专利 龙鼎微电子公司在2007年申请了新的无滤波 器专利，并成功地推出了PAM8803三瓦D类功 放 Power Analog Microsystem
2007.04.23
公章
D类放大器的芯片
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Power Analog Microsystem
深圳市天籁实业有限公司
2007.04.23
公章
D类放大器的应用－手机
极其有限的 电池寿命 极其有限的空间 要求中等的音质 单声道或立体声 （在MP3或音乐手机中） 但必须防止射频干扰
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Power Analog Microsystem
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深圳市天籁实业有限公司
2007.04.23
公章
D类放大器的输出功率（一）
D类放大器的输出功率和喇叭阻抗有极大的关系。 从输出功率Po=I2R来看，好像是和R成正比，好 像R越大，输出功率就越大，实际正好相反 因为电流是和R成反比，所以输出功率接近和R成 反比 准确地说：Po=(V/1.414(2Rdson＋RL))2*RL, 假定V＝5伏，Rdson=0.25欧姆，RL＝4欧姆 输出 功率就是2.47瓦；RL＝8欧姆，P＝1.3845瓦
2007.04.23
公章
D类放大器的效率（三）
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Power Analog Microsystem
D类音频功放解析
Ｄ类音频功率放大器设计一．设计任务设计并制作一个电源电源电压为５Ｖ，负载阻抗为８欧姆的Ｄ类音频功率放大器。
二. 设计要求１．３ｄＢ带宽300Hz～3400Hz时，输出正弦信号无明显失真。
２.最大不失真输出功率W≥。
1３.输入阻抗kΩ>，电压放大倍数1～20连续可调。
10４.在输出功率500mW时，功率放大器的效率＞７０％。
三．发挥部分１.3dB通频带扩展至300Hz～20kHz时。
２.输出功率保持为m W200，尽量提高放大器效率。
３.其他。
四．设计分析１．音频功率放大器简述音频功率放大器的目的，是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。
衡量音频放大器优劣的主要性能，一是它的频率特性指标，包括频率响应、谐波失真度和互调失真度；二是它的时间特性指标，包括瞬态响应、瞬态互调失真和阻尼系数；三是信号噪声比、最大输出动态范围、最大功率和效率；尤其第三个方面的性能指标主要由功率放大器实现。
传统的低频功率放大器主要有：A类(甲类)、B类(乙类) 及AB (甲乙类)。
①A类放大器的晶体管总是处于导通状态，即在一个输入信号周期内，功率器件都是导通的，也就是说没有信号输入时，晶体管也有输出功率，因此晶体管功耗非常大。
因为通常有很大的直流偏置电流流过晶体管，而没有提供给负载，尽管其效率很低(约20%)，但精度非常高。
它的优点是输出信号的失真比较小，缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其效率为25 %。
②B类放大器采用两只晶体管推拉工作，每只晶体管工作半个周期：一只晶体管工作于输入信号的正半周，另一只晶体管则工作于输入信号的负半周，因此在理论上两只晶体管不会在同一时间内导通。
在没有输入的情况下，两只晶体管均处于截止状态且无输出功率，因此其效率高于A类放大器。
由于晶体管都需要一定的开通时间，这样，在两只三极管交替工作过程中，输出端存在一个短暂的无输出功率状态，这个无功率区域称为交越区，这就造成了相对较大的信号失真。
如何测试D类功放-
如何测试D类功放?D类功放就是通过PWM（脉冲宽度调制）把模拟信号调制成数字信号（方波），所以测试方法自然跟AB类功放有着不同，一些朋友对于D类功放的测试还是有点模糊，这里跟普及一下。
D类功放的测试过程大部分其实是还原出模拟信号的过程，还原模拟信号就要用到滤波器，常用的滤波器有两种，RC和LC.1）首先介绍一下RC滤波器，这个比较简单，引用TI的框图介绍如下：TPA2010是一颗D类功放，输出接负载（喇叭），负载后端接30KHZ的低通滤波器，滤波器之后得到的是模拟信号，再送入测试设备AP或者示波器等。
这个滤波器就是简单的RC滤波器：这个方法有两个地方需要注意：1 是顺序问题，负载（喇叭）要在滤波器之前，如果放在之后就会大幅衰减。
2 是TI也特别提示的，如果用水泥电阻做负载，建议在电阻上串一个33uH电感，尤其是测试效率时，这个对电流影响很大，这也是为什么方泰规格书上经常会出现4欧+33uH。
举例说明一下第二点，例如方泰ft2925在2X4W时候的电流波形，输入1KHz 正弦波、下图是负载是水泥电阻4欧，没有串电感，绿色是电源上的电流，红色和黄色分别是输出的PWM方波。
对上图放大展开看，得到下图：接下来其他条件不变，负载有4欧改为4欧+33uH电感测试，电源电流波形被还原出正弦波的形状，平均电流减小很多。
同样对上图放大展开看，电流只有很小的纹波。
2）关于负载的问题暂时聊到这里，回到滤波器的第二种形式LC滤波器。
LC滤波器也是常用的滤波器，特别是在10W以上的项目上，经常直接在PCB上加LC滤波器，这对EMI非常有帮助。
这个比RC滤波器要复杂，主要是LC的值要跟喇叭去匹配，不然会影响滤波器的Q值，也就会音响中高频的频响。
有兴趣的可以留言，留言数量多的话，我在单独开一个贴。
对于4欧负载来讲常用的LC值比如6.8uH+1uF，或者10uH+1uF 等等。
这种滤波器还有个缺点就是损耗，特别是单独做个LC滤波器，有线损，接触损耗，还有器件的电感内阻等原因。
D类功放输出功率与效率的分析
D类功放输出功率与效率的分析D类功放是一种高效率的音频功放设计，其输出功率和效率是设计和分析的关键要素。
本文将详细探讨D类功放输出功率与效率的相关分析。
首先，我们需要了解D类功放的工作原理。
D类功放采用数字调制技术，将音频信号数字化后进行脉宽调制，将信号拆分为高频脉冲序列。
通过调制脉冲的宽度和频率，可以实现对输出信号的精确控制。
然后，通过一个低通滤波器将高频脉冲还原为模拟音频信号，最终输出给扬声器。
在理论上，D类功放的理想输出功率可以达到100%，即输入电源的所有能量都被转化为有用的音频功率输出。
然而，在实践中，D类功放的效率受到多种因素的影响，导致真实的输出功率低于理论值。
首先一个重要的因素是开关管的开关损耗和导通损耗。
由于D类功放采用开关电路，开关管需要频繁地进行开关操作。
在开关操作过程中，开关管会有一定的导通损耗和开关损耗，这些损耗会使功放的效率降低。
当输入信号幅度较小时，开关频率会增加，导致开关损耗增加，效率降低。
因此，在设计D类功放时，需要选择高效率的开关管，以降低开关损耗。
其次，滤波器的效率也是影响D类功放效率的因素之一、在D类功放中，采用的低通滤波器用于将高频脉冲还原为模拟音频信号。
滤波器的效率决定了滤波器的损耗程度，进而影响功放的总体效率。
为了提高滤波器的效率，可以采用高效的滤波器设计技术，例如交叉耦合电容滤波器和无源滤波器。
此外，电源的效率也会对D类功放的效率产生影响。
电源的效率取决于电源的类型和设计。
常见的电源类型包括开关电源和线性电源。
开关电源相比线性电源具有更高的效率，可以提供更稳定的直流电压，从而提高功放的效率。
最后，负载的变化也会影响D类功放的效率。
D类功放在不同负载下的效率可能会有所不同。
当负载阻抗变化时，功放需要调整输出信号以适应新的负载。
这个调整过程可能会导致功放的效率下降。
因此，在设计D类功放时，需要充分考虑负载特性，并采取一些补偿措施，例如反馈机制。
总结起来，D类功放的输出功率和效率是工程设计中需要仔细分析和优化的重要指标。
D类功率放大器
D类功率放大器D 类提高音频放大器的效率作者:德州仪器公司Mike ScoreD 类采用脉宽调制 (PWM) 信号取代AB 类放大器通常采用的线性信号。
PWM 信号包括音频信号以及PWM开关频率与谐波。
D 类音频放大器比AB 类放大器效率高得多，因为输出MOSFET 可从极高阻抗转变为极低阻抗，从而在作用区操作只有几纳秒。
利用上述技术，输出级上损失的功率极低。
此外，LC 过滤器或扬声器的感应元件在各周期还能存储能量，并可确保切换功率不会在扬声器中损失。
引言尽管D 类放大器推出已经有一段时间了，但许多人仍不理解D 类放大器工作的基本原理，也不明白其为什么会提供更高效率。
本文将解释脉宽调制 (PWM) 信号是如何创建的，以及说明您听到的是音频频率而非PWM波形的开关频率。
本文将详细说明输出PWM波形为什么比输出线性波形效率高很多，还将说明为什么某些D类放大器要求LC过滤器，而某些则不需要。
B> D 类输出信号 (PWM) 如何包含音频信号,TPA3001D1结构图(见图1)有助于解释PWM信号是如何形成的。
首先，模拟输入D 类采用前置放大器获得输入音频信号，并确保差动信号。
随后，积分器级 (integrator stage) 可低通过滤音频信号以实现抗失真与稳定性。
音频信号而后与三角波相比较，以创建脉宽调制(PWM)信号。
门驱动电路系统采用PWM 驱动输出FET，其将在输出端创建高电流PWM信号。
图1:TPA3001D1结构图。
图2显示了典型的PWM信号是如何从图1中的比较器功能块形成的。
可将音频输入与250-kHz的三角波相比较。
当音频输入电压大于250-kHz三角波电压时，非反相比较器输出状态为高，而当250-kHz三角波大于音频信号时，非反相比较器输出状态为低。
非反相比较器输出为高时，反相比较器输出为低;而当非反相比较器输出为低时，反相比较器输出为高。
平均 PWM非反相输出电压V+(avg) 为忙闲度乘以电源电压，OUT此外D表示忙闲度，或'开启'时间t(on) 除以总周期 T。
A、B、AB、D类音频功率放大器教程
D 类音频功率放大器（Class D Audio Power Amplifier）B 类、 近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎 A 类、 C 类等放大电路，而讨论音频功率放大器仅强调 A 类、B 类、AB 类而却把 D 类 放大器给忘掉了，事实上 D 类放大器早在 1958 年已被提出(注一)，甚至还有 E 类、F 类、G 类、H 类及 S 类等(注二)，只是这些类型的电路与 D 类很接近，运用机会低，所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出，而卫衍生与电源 所供给功率不对等的关系，即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比) 如表一所示: 偏压分类 理想效率 A类 25% AB 类介于 A 与 B 类之间B类 78.5%D类 100%表一 各類功率放大器的效率比随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，诸如手机、MP3、PDA、IPOD 及 LCD TV…数位家庭等，寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。
因 此最近几年音频功率放大器由 AB 类功率放大器转以 D 类功率放大器为主流。
如 图 1 所示(注三)，在实际应用上 D 类放大效率可达 90%以上远超过效率 50%的 AB 类放大。
所以 D 类放大的晶体管散热可大大的缩小，很适合应用于小型化的 电子产品。
圖 1D 類 及 AB 類效率比A 类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号，其输出电路恒有电流流 通，而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作 ，如图 2 所示，以求放大后的 信号不失真。
所以它的优点，是失真度小，信号越小传真度越高，最大的缺点是“功率 效益”（Power Efficiency）低，最大只有 25%，不输入信号时丝毫不降低消耗功率， 极不适合做功率放大。
但因其高传真度，部分高级音响器材仍采用 A 类放大器。
图1图 2(a)、(b)皆属 A 类放大器，设计时让 VCE=1/2VCC，以求最大不失真范围。
D类音频功放动态效率的评估
D类音频功放动态效率的评估D类音频功率最大的特色是高效率，高效率的优点是省电及降低发热量。
假如功放的效率是90%而芯片的封装可以散热1W，则这个功放可以输出大约10W的功率，这対系统设计提供极大的便利。
D类的效率可以由不同角度来看。
高效率主要缘由来自输出功率晶体管低的导通Rds(on)，假如导通电阻为0.4欧姆而喇叭阻抗是4欧姆那输出晶体管的效率等于91%但是功放还有其它消耗，这包括的消耗，模拟与数字的混合消耗及数字电路的消耗。
这些消耗表现在无载静态Iq。
假如电源5V而Iq是5mA, 则静态消耗功率是25mW。
所以计算功放的效率需要同时考虑静态消耗与输出晶体管的消耗两个因素。
假如加上负载而输出25mW的功率且输出功率晶体管的效率是90%则功率晶体管的消耗大约2.5mW。
所以输出25mW的情况下总消耗功率包括静态消耗，功率晶体管消耗及输出功率，亦即 25mW + 25mW + 2.5mW =52.5mW，此刻的效率就是 25mW/52.5mW = 48%。
以同样的方式计算假如输出250mW则总消耗功率是 25mW+ 250mW + 25mW = 300mW，此刻的效率是 250mW/300mW=83%。
同样的假如输出2.5W则总消耗功率是25mW+ 2.5W + 250mW =2.775W，此刻的效率是 2.5W /2.775W= 90%，临近输出功率晶体管的效率。
所以输出功率小的时候输出晶体管的消耗可以忽视而输出功率大的时候静态消耗可以忽视。
假如负载等于4欧姆效率高于90%的输出晶体管其导通电阻惟独0.4欧姆或更小，假如是BTL的双端输出，Rds(on)是由一个PMOS及一个NMOS造成，每个MOS大约惟独0.2欧姆的导通电阻所以简单造成量测误差。
量测的时候大电流路径要选用粗线同时要焊接以降低接线电阻。
抽取大电流时要维持电源电压的稳定。
因为输出功率晶体管导通电阻的量测简单产生误差且其阻值与量测条件例如电流量或电压有关，最好观查输出功率晶体管效率的办法是查看效率曲线的大输出功率端的效率，这一点的效率十分临近输出功率晶体管效率，但要注重的是此曲线必需是在用法电阻负载的条件下取得。
d类功放 输出幅值
d类功放输出幅值
功放是一种音频设备，用于增强和放大电子信号的幅度。
它的输出幅值指的是功放输出的电压或电流的最大值。
输出幅值通常以峰-峰值（Peak-to-Peak）或有效值（RMS）来表示。
峰-峰值表示信号的波峰和波谷之间的差值，是信号的最大幅度。
峰-峰值通常用于描述振荡信号或交流信号的幅度。
例如，如果功放的输出电压峰-峰值为10伏特，表示信号的波峰为5
伏特，波谷为-5伏特。
有效值表示信号的均方根值（Root Mean Square），是信号的
平均幅度，可以看作是信号的有效能量。
有效值通常用于描述交流信号或周期性信号的幅度。
例如，如果功放的输出电压有效值为5伏特，表示信号的平均幅度为5伏特。
要确定功放的输出幅值，可以使用示波器或电压表等测量设备，将其连接到功放的输出端，然后采集和分析输出信号的波形或电压值。
通过测量波形的最高点和最低点之间的差值（峰-峰值）或计算波形的平方平均值的平方根（有效值），可以得到功放的输出幅值。
D类功率放大器
D类功率放大器一．原理D类功放也称为数字功放，与模拟功放的主要差别在于功放管的工作状态。
传统模拟放大器有甲类、乙类、甲乙类和丙类等。
一般的小信号放大都是甲类功放，即A类，放大器件需要偏置，放大输出的幅度不能超出偏置范围，所以，能量转换效率很低，理论效率最高才25%。
乙类放大，也称B类放大不需要偏置，靠信号本身来导通放大管，理想效卒高达78 5%。
但因为这样的放大，小信号时失真严重实际电路都要略加一点偏置，形成甲乙类功放，这么一来效率也就随之下降。
虽然高频发射电路中还有一种丙类，即C类放大，效率可以更高，但电路复杂、音质更差，音频放大中一般都不采用。
这几种模拟放大电路的共同特点是晶体管都工作在线性放大区域中，它按照输入音频信号的大小控制输出的大小，就像串在电源与输出间的一只可变电阻，控制输出，但同时自身也在消耗电能。
D类功放采用脉宽调制（PWM）原理设计，其功放管工作在开关状态。
在理想情况下，功放管导通时内阻为零，两端没有电压，因此没有功率损耗；而截止时，内阻无穷大，电流又为零，也没有功率损耗。
它在实际的工作中的功率消耗主要由两部分构成：转换损耗和I2R损耗。
转换损耗如图1-1所示：图1-1 转换损耗的产生当开关式放大器输出在接通和断开之间切换，或断开和接通之间切换时通过线性区域而消耗功率。
在D类功放中开关管如果采用的是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET管），它的开关导通电阻较小一般远远小于1Ω，所以I2R损耗相对来说还是很小的。
当达到最大额定功率时，D类放大器的效率在80％到90％的范围内。
在典型的听音条件下，效率也可达到65％到80％左右，约为AB 类放大器的两倍以上。
D类放大器可分为数字D类放大器与模拟D类放大器两类，数字D类放大器一般用于数字音响领域，如CD信号的功率放大。
模拟D类放大器一般可分为前置放大级、PWM调制、功率放大与低通滤波四个部分。
其中PWM调制和功率放大是D类放大器的核心，PWM调制的一般方案有：（1）采用PWM调制芯片产生PWM信号，此类芯片可方便的产生PWM信号，但一般对电源有要求，不利于整机单5v供电，并且很多情况下产生的PWM 型号为方波。
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D 类音频功率放大器评估方法
为了解决节能和大功率音频输出之间的矛盾，D 类功放较之AB 类在效率上有了很大的提升，已逐步应用在一些高端产品中。
下面将简单介绍D 类功放的工作原理，以及基本的测试方法。
以安森美半导体公司NCP2820 为例，D 类功率放大器使用完全不同于AB 类的工作模式，如图1 所示，NCP2820 内部由三部分组成：预放大、采样及脉宽调制和H 型功率输出部分。
预放大，由一个全差分模拟运放构成，对输入的差分信号做相应的放大，增益由内部固定阻值的电阻Rf 除以Ri 得来。
Ci 和Ri 构成一个低通滤波电路，隔离输入信号中不需要的直流部分。
由于NCP2820 使用了全差分运放，所以如果输入为全差分信号，Ci 也可以省略。
采样及脉宽调制，把预防大以后的信号和一个250kHz 的三角波相比较后形成一个250kHz 脉宽调制的方波信号。
每个脉冲的宽度实时体现了输入信号的幅度。