1 前言

1。1音频功率放大器概况

音频功率放大器在笔记本电脑、手机等消费类电子产品中应用非常广泛。传统音频功率放大器主要有A类(甲类)、B类(乙类)和AB类(甲乙类)三种。

    A类功放，也称甲类功率放大器，这类功率放大器的静态工作点大多选在负载线的中点，功率放大器处于良好的线性工作状态，几乎没有非线性失。A类功率放大器的效率太低，，电路器件始终有静态电流通过，并以热量的形式散发出去，所以A类功率放大器的发热量很大，为了有效处理散热问题，就必须增加大型散热器。因此A类功率放大器仅适合用于小功率的助听器，收音机中。

    B类功放，也称乙类功率放大器，这种类型的放大器静态工作点一般选在负载线的零点，当没有信号输入时，输出晶体管不导电，无功率消耗。当有信号时，每对输出管各放大一半波形，两对输出管交替工作完成一个全波的放大。B类功放的效率相对A类比较高，平均为75％左右。论文网

    AB类功放，也被称为甲乙类功放，其工作电流大小在甲类和乙类之间，AB类功放一般有两个偏置电压，在没有信号时也有少量电流流过输出晶体管。它在信号小时处于A类工作模式来获得最佳线性，当信号提升到某一电平时自动转为B类工作模式以获得较高的效率。该功放可以获得优良的音质并可以减少热量，提升效率。

    C类放大器一般把静态工作点设置在截止点之下，只有当正半周的输入信号足够大时，晶体管才会导通，因此晶体管导通时间小于半个周期，效率高。但由于失真过大，难用于音频功放。一般主要用于射频放大，如无线电台和电视发射系统等。

    D类功放，也称丁类功放。D类功放一般由开关信号形成电路、输入信号处理电路、低通滤波器和大功率开关电路等四部分组成。D类功率放大器利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，使输出管工作在开关状态。这样可以使输出功率管的静态功耗大大减少，效率大幅提高，理想情况下可达100％。D类功率放大器的优点是效率最高，且几乎不产生热量，无需大型的散热器，体积与重量都显著减少。

 数字音频功放有很多优点，例如功率大、体积小、效率高、可与数字音源的无缝结合、能有效降低信号间的传递干扰等。在数字电路已经大量普及的时代，数字功放必然会取代模拟功放，因此设计出一款兼顾效率与保真度的D类音频功率放大器也会成为人们越来越关注的课题。

1。2 D类音频功率放大器的发展

1959年，Baxandall首先提出D类工作模式，即使用脉冲形式的信号来驱动高速的功率开关，该脉冲信号大多都是脉宽凋制信号。在60年代后期研制低频高效D类放大器的条件已经成熟，原因是双极型晶体管取代了真空管，但是由于D类放大器需要在高频条件下工作，其工作频率至少为80KHz音频频率，在这样的高频下，使用双极型晶体管会产生连续的开关损耗，限制了D类放大器效率的提高。直到1970年金属氧化物半导体场效应管出现后，解决了开关损耗的问题。D类音频功率放大器以其高效、节能、数字化的显著特点，引起了电子工业界的广泛关注。

1。3 本论文的主要内容文献综述

本论文的目标就是设计一款便携式电子产品中经常使用的具有高保真度、高效率、小体积、且带有啸叫检测与抑制功能的D类音频功率放大器。在论文工作期间，我系统地研究了D类音频功率放大器的结构和性能，完成了D类音频功率放大器的电路图设计。本文采用PWM调制技术来实现D类音频功率放大器，主要工作有： (1)研究基于PWM调制技术的D类音频功率放大器的系统结构；(2)各个模块的电路设计；(3)原理图设计与系统仿真；（4）啸叫检测与抑制模块设计。