PDA、MP3、蜂窩電話(huà)等便攜式音頻裝置在設(shè)計(jì)時(shí)，必須滿(mǎn)足高效率、尺寸小、噪聲低、能夠與處理器協(xié)同工作等要求。D 類(lèi)音頻放大器的功率管工作在開(kāi)關(guān)方式，在沒(méi)有輸入信號(hào)的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)功耗，具有高效率(理論上可以達(dá)到 100%)，在

應(yīng)用中不需要散熱片等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于 D 類(lèi)放大器把音頻信號(hào)變成了非線(xiàn)性的脈沖，這個(gè)過(guò)程難免會(huì)引入比較大的失真，傳統(tǒng)的 D 類(lèi)放大器還要增加濾波器以濾除高頻載波，這不但增加了系統(tǒng)成本，而且會(huì)占據(jù)很大的 PCB 面積。所以研究低失真、免濾波的 D 類(lèi)音頻放大器具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文詳細(xì)分析了幾種對(duì) D 類(lèi)音頻放大器性能影響比較大的非線(xiàn)性失真，如三角波非線(xiàn)性、死區(qū)時(shí)間和因反饋產(chǎn)生的相位失真、占空比失真等，采用傅立葉分析的方法對(duì)各種失真建立了模型，并提取了一些對(duì)設(shè)計(jì)至關(guān)重要的參數(shù)，用以指導(dǎo)后面的高性能 D 類(lèi)音頻放大器設(shè)計(jì)。另外，對(duì)免濾波 D 類(lèi)音頻放大器的設(shè)計(jì)方法和對(duì)音頻性能的影響也進(jìn)行了分析。最后設(shè)計(jì)了一種單環(huán)二階免波波的 D 類(lèi)音頻功率放大器。該功率放大器內(nèi)部設(shè)有恒流基準(zhǔn)源、前置運(yùn)算放大器、三角波振蕩器、脈寬調(diào)制(PWM)比較器和功率輸出電路，并且該芯片還可以通過(guò)外部引腳對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)。本文設(shè)計(jì)的三角波發(fā)生器采用弛張方式，極大地減小了因三角波非線(xiàn)性所引入的失真；同時(shí)通過(guò)合理地設(shè)置閉環(huán)增益，可以在有效抑制各種開(kāi)環(huán)失真的同時(shí)引入較小的閉環(huán)失真。該音頻放大器采用 300 KHz 的脈寬調(diào)制頻率，在 2.5 V-5.5 V 的電源電壓下為4 Ω負(fù)載提供最大 2 Watt 的輸出功率，輸出信號(hào)的典型總諧波失真(THD)<0.1%，同時(shí)輸出效率可達(dá)到 80%以上。