D类功放原理(经典!!)
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D 类音频功率放大器
美国Power Analog 微电子公司
首席科学家
茅于海
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放大器的分类（一）
甲类放大器:效率约为
20%
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放大器的分类（二）
乙类放大器:效率约为
50%
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放大器的分类（三）
甲乙类放大器:效率约为
50%
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放大器的分类（四）
●甲类放大器－失真最小，静点工作电流最大，效率最低●乙类放大器－失真较大，静点工作电流最小，效率较高●甲乙类放大器－失真中等，静点工作电流中等，效率中等●丙类放大器－失真极大，主要用在射频调谐放大器中●
D 类放大器－或丁类放大器，不是工作点的不同，而是工
作原理完全不同的新型放大器，也有人称之为数字放大器
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D 类放大器的工作原理
PWM （脉宽调制）的工作原理
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D
类放大器的原理图（一）
单端输出
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D 类放大器的原理图（二）
加负反馈的D
类放大器
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D 类放大器的原理图（三）
桥式输出(BTL)的D 类放大器
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D 类放大器的性能
●极高的工作效率，在二十瓦以内不需要散热器●最少的外部工作元件
●很小的总谐波失真（THD ＋N ）
●无外部滤波器时（利用喇叭线圈作为滤波器）
会产生电磁波辐射干扰（EMI ）
●采用专门的无滤波器D 类放大器可以在没有输出滤波器的情况下，得到很小的静点电流和很低的电磁干扰（EMI ）
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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
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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=I 2R 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 ＋R L ))2*R L,
●假定V ＝5伏，Rdson=0.25欧姆，R L ＝4欧姆输出功率就是2.47瓦；RL ＝8欧姆，P ＝1.3845瓦
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D 类放大器的输出功率（二）
●D 类放大器的输出功率和失真度有很大关系●也和PWM 的调制度有关
●对于正弦波上面公式中采用1.414
●如果是100％PWM 调制的矩形波（直流）就是
1.0
●如果失真度是10％，则可以近似地采用1.3
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D 类放大器的效率(一)
●末级晶体管工作于开关状态●理想开关效率为100％●截止时的损耗可以忽略●主要为导通时的电阻R
on
效率＝
R L /(2R on +R L )
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D 类放大器的效率（二）
●主要由末级导通电阻值R on 决定
●若负载电阻为4欧姆，导通电阻为0.1欧姆，则
效率为95％
●若导通电阻增大至0.3欧姆，负载电阻不变，则效率降低为87％
●若导通电阻增大至0.5欧姆，负载电阻不变，则效率降低至80％
D类放大器的效率（三）
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D 类放大器的效率（四）
●因为在播放语言或音乐时，放大器大多数时间
都工作于低输出功率的状态，所以D 类放大器的效率平均比AB 类放大器的效率高2.5到3倍●这种高效率的特点决定了D 类放大器特别适合用于便携式设备（延长电池寿命，不需要散热器而减小体积）和特大功率设备（减小功耗）中
类的比较耗散功率（热量）
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D 类放大器的失真（一）
●
主要考虑非线性失真或总谐波失真THD ＋N
其产生是由于：
●采样时的脉宽误差和量化误差●驱动管的死区和延时
●功放管的导通时间和体二极管恢复●输出滤波电感和电容的非线性