現在就讓我們來看一下 D 類放大器的基本原理和特點。
一、D 類放大器的工作原理
可能讀者都早就熟悉了 A 類、B 類、AB 類和C 類放大器，其實所有這些放大器的區別只是在于靜態工作點的選擇。A類放大器具有最大的靜態工作電流，也就是它在沒有輸入信號的時候也會消耗電流，因而顯然它的效率是最低的。但是，只要選擇合適的工作點，它通常具有最低的失真。B 類放大器則選擇了 50%的導通時間，它的效率肯定比 A 類放大器要高,但是失真也要嚴重很多。 AB 類放大器則是介于 A 類和B 類之間。 它的導通時間也是介于 50%到 100%之間。C 類放大器是指那些導通時間小于 50%的放大器，通常用于負載為調諧回路的射頻放大器中。
D 類放大器是一種完全不同的放大器，其實稱之為 D 類放大器似乎并不恰當。因為它并不只是放大器工作點的選擇。所以也有人稱之為“數字音頻放大器”。似乎這個名稱更為恰當。因為有一種 D 類放大器可以接收數字輸入而省去 D/A 變換。 D 類放大器所采用的技術其實就是脈寬調制技術 PWM(Pulse Width Modulation)。所謂脈寬調制技術也就是把模擬音頻信號的幅度來調制一系列矩形脈沖的寬度。這樣，一個模擬音頻信號就變成了一系列寬度受到調制的等幅脈沖信號。為什么要這樣做呢？因為這時候，要把信號放大，只要對這系列的脈沖信號放放大就可以了。而原來的模擬信號并不是包含在這個脈沖信號的幅度之中，而是包含在它的寬度之中。只要把這個放大以后的脈寬調制信號中所包含的低頻分量濾出來就可以得到放大以后的音頻信號。在沒有信號的時候，輸入信號就是對稱方波。所以如果在放大的時候，幅度上產生失真并不會使原來的音頻信號產生失真。在這種情況下的放大器就可以完全工作在開關狀態。 在開關工作狀態， 晶體管的效率是很高的。因為在完全導通的時候晶體管的電流很大但是壓降很小(由其飽和電阻決定)， 而在截止的時候，加在晶體管的電壓很高，但是流過晶體管的電流很小(只是其漏電流而已)。同時還可以使晶體管在沒有音頻信號時完全工作在截止狀態，這樣其效率就更高。這種脈寬調制可以用一個等幅三角波來對音頻信號進行采樣。 為了避免失真這個三角波的頻率必須遠高于音頻信號的最高頻率分量。它的原理可以用圖 1 來說明。
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D類音頻放大器
D類音頻放大器設計概念、原理和方法..pdf
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