D類功放電路綜述

　　D類功放電路結構框圖如圖1所示。由PWM調制器、半橋開關器件的MOSFET、LC低通濾波器和揚聲器負載等組成。由圖1中可見，輸出端的PWM信號，再經R1、C_R構成的積分器反饋后與基準信號進行比較，基準信號為輸入音頻信號的取樣信號，其頻率下限應是最高音頻信號頻率的兩倍以上，上限為500kHZ。輸出端LC組成的低通濾波器濾除輸出信號中的調制脈沖信號成分。

圖１　D類功放的基本電路結構

　　電路設計時，如果取樣頻率選擇不當，會導致輸出波形的變化，動態范圍變窄，工作中當電感L出現磁飽和時，信號失真度將會驟然增大。

1. 補償型PWM調制方式

　　此調制方式為PWM常見的類型。為了充分抑制PWM方式輸出信號中的紋波，當取樣頻率較高，要求低通濾波器有足夠的帶外衰減量，其中的一種電路如圖2所示。該電路在PWM調制器中設置反饋環路，有效地抑制了輸出信號中的脈沖成分。輸出端采用小型變換器作為檢測器件，檢測出的輸出脈沖信號與音頻輸入信號進行比較后的誤差信號對電壓控制器起反饋調節作用，大大減少了殘留的0脈沖成分。圖2中的延時電路D對輸入——輸出信號間的延遲進行補償；延時電路T對PWM調制和開關器件的延時進行補償。

圖２　反饋環路式PWM調制方式電路框圖{{分頁}}

2. Δ∑調制方式

　　Δ∑調制是1bit調制的經典方式。這種方式的優點在于取樣頻率非常高，量化脈沖分散在很寬的頻帶中，信號頻帶內的脈沖密度低。兩級Δ∑量化脈沖發生電路框圖如圖3所示。

圖３　PWMΔ∑調制方式電路框圖

　　量化脈沖發生器的組合可以降低噪聲。該電路使頻帶內的殘余脈沖分布在很寬的頻帶里，在使用濾波器后，抑制噪聲能力大為提高。為了得到更好的動態特性，增加量化次數是行之有效的方法。圖4(a)是4次量化脈沖發生器LSI芯片的內部電路框圖及應用電路。它的輸出失真特性曲線如圖4(b)所示。這種實用芯片對D類功放的開發和普及大有幫助。該芯片的型號為LM4663MT，采用24腳TSSOP封裝。

圖４　４次量化脈沖LSI芯片框圖及其失真特性曲線{{分頁}}

　　(1)飛利浦Δ∑調制方式。圖5是飛利浦Δ∑調制方式的示意方框圖 。它由取樣頻率為2.8MHz的5次量化電路和末級模擬反饋環路組合而成。反饋環路也用于抑制開關輸出電路引起的不良脈沖信號。這種調制方式在動態范圍為83dB、1kHz/1W輸出時的失真度為0.1%。

圖５　飛利浦Δ∑調制方式的示意方框圖

    (2) 夏普Δ∑調制方式。夏普Δ∑調制方式可稱為超一流的調制模式。它采用信號頻率達100kHz、動態范圍在100dB以上的7次Δ∑調制方式。其高次Δ∑調制又稱為Δ∑動態反饋方式，輸出級的脈沖信號直接反饋到Δ∑調制電路中，以最大限度地抑制微小的脈沖干擾。