D类音频放大器介绍及设计

D类音频放大器相关介绍

A音频放大器:静态工作点高（电压、电流）功放声音最为清新透明，具有很高的保真度。效率低（25%-50%）；大功率体积大，成本高；适用：小功率（耳机），对音质要求极高对能耗、成本要求不高的场所，D类音频放大器相关介绍

AB音频放大器:静态工作点较低（电流）音质较好。效率较高（实际50%，理论78.5%）；大功率体积比较大，成本高；适用：小、中、大功率，对音质要求较高对能耗、成本有一定要求的场所；高质量的功放对功率管的线性要求较高；在D类出现之前适用最多。D类音频放大器相关介绍

D音频放大器:静态工作点几乎为0（电压、电流）音质接近AB类。效率高（理论可以接近100%）；大功率体积小，成本低；适用：中大功率，对音质要求不太高，对能耗、成本有严格要求的场所；高度集成化。D类音频放大器相关介绍

D音频放大器基本结构，可分为三个部分：D类音频放大器相关介绍

D音频放大器基本结构说明：第一部分为调制器，把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端，另通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端。第二部分就是D类功放，这是一个脉冲控制的大电流开关放大器，把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号。第三部分需把大功率PWM波形中的声音信息还原出来。方法很简单，只需要用一个低通滤波器。使用LC低通滤波器。D类音频放大器相关介绍

D音频放大器波形：D类音频放大器相关介绍

D音频放大器关键技术说明：调制电路：要把20KHz以下的音频调制成PWM信号，三角波的频率至少要达到200KHz。频率过低达到同样要求的THD标准，对无源LC低通滤波器的元件要求就高。频率高，输出波形的锯齿小，更加接近原波形，THD小，而且可以用低数值、小体积和精度要求相对差一些的电感和电容来制成滤波器，造价相应降低。更高的调制频率还会出现射频干扰，所以调制频率也不能高于1MHz。三角波形的形状、频率的准确性和时钟信号的抖晃都会影响到以后复原的信号与原信号不同而产生失真。D类音频放大器相关介绍

D音频放大器关键技术说明：D类功放设计考虑的角度与AB类功放完全不同。此时功放管的线性已没有太大意义，更重要的开关响应和饱和压降。由于功放管处理的脉冲频率是音频信号的几十倍，且要求保持良好的脉冲前后沿，所以管子的开关响应要好。另外，整机的效率全在于管子饱和压降引起的管耗。所以，饱和管压降小不但效率高，功放管的散热结构也能得到简化。D类音频放大器相关介绍

D音频放大器功率输出（半桥）部分：D类音频放大器相关介绍

D音频放大器功率输出（全桥）部分：D类音频放大器相关介绍

D音频放大器关键技术说明：与音质有很大关系的因数就是位于驱动输出与负载之间的无源滤波器。该低通滤波器工作在大电流下，负载就是音箱。严格地讲，设计时应把音箱阻抗的变化一起考虑进去，但作为一个功放产品指定音箱是行不通的，所以D类功放与音箱的搭配中更有发烧友驰骋的天地。实际证明，当失真要求在0.5%以下时，用二阶Butterworth最平坦响应低通滤波器就能达到要求。如要求更高则需用四阶滤波器，这时成本和匹配等问题都必须加以考虑。D类音频放大器相关介绍

D音频放大器技术发展说明：高度集成化；无需外接滤波器；降低EMI。D类音频放大器相关介绍

D音频放大器技术发展说明：无需外接滤波器：每个半桥都有自己专用的比较器，从而可独立控制每个输出。调制器由差分音频信号和高频锯齿波驱动。D类音频放大器相关介绍

降低EMI设计：通过抖动或随机化D类放大器的开关频率实现扩谱调制。实际开关频率相对于标称开关频率的变化范围可达到±10%，尽管开关波形的各个周期会随机变化，但占空比不受影响，因此输出波形可以保留音频信息。D类音频放大器相关介绍

降低EMI设计比较：D类音频放大器相关介绍

Ｄ类音频放大器ＩＣ的实际使用：ＩＣ：１Ｗ手机及ＰＮＤ；３Ｗ笔记本；５Ｗ－１０Ｗ电视机；５０Ｗ以下；５０Ｗ以上一般采用ＩＣ＋外加功率管D类音频放大器相关介绍

Ｄ类音频放大器介绍：PAM83011.5WOutputat10%THDwitha8Loadand5VPowerSupplyFilterless,LowQuiescentCurrentandLowEMIHighEfficiencyupto88%SuperiorLowNoiseShortCircuitProtectionThermalShutdownFewExternalComponentstoSaveSpaceandCostTinySOT23-6PackageD类音频放大器相关介绍

Ｄ类音频放大器介绍：ＰＡＭ８３０１尺寸：2.9mmX2.8mmX1.2mmD类音频放大器相关介绍

Ｄ类音频放大器介绍：PAM86033WOutputat10%THDwitha4Loadand5VPowerSupplyFilterless,LowQuiescentCurrentandLowEMILowTHD+N64-StepDCVolumeControlfrom-75dBto+24dBSuperiorLowNoiseEfficiencyupto89%ShortCircuitProtectionThermalShutdownFewExternalComponentstoSavetheSpaceandCostD类音频放大器相关介绍

Ｄ类音频放大器介绍：PAM8603尺寸：8.6mmX6mmX1.5mmD类音频放大器相关介绍

Ｄ类音频放大器介绍：MAX9709♦2x25WOutputPowerinStereoMode(8Ω,THD=10%)♦1x50WOutputPowerinMonoMode(4Ω,THD=10%)♦HighEfficiency:Upto87%♦FilterlessClassDAmplifier♦ProgrammableGain(+22dB,+25dB,+29.5dB,+36dB)♦DifferentialInputsSuppressCommon-ModeNoise♦ShutdownandMuteControl♦Low0.1%THD+N♦CurrentLimitandThermalProtectionD类音频放大器相关介绍

Ｄ类音频放大器介绍：MAX9709尺寸：8mmX8mmX1.5mmD类音频放大器相关介绍

Ｄ类音频放大器介绍：MAX9709D类音频放大器设计设计目的：通过设计掌握进一步Ｄ类音频放大器工作原理；通过设计掌握元器件的使用方法；通过设计掌握Ｄ类音频放大器设计方法；通过设计进一步研究D类音频放大器性能的提升；如何设计大功率Ｄ类音频放大器．D类音频放大器设计设计要求：设计5W（THD=10%)D类音频放大器设计（负载８欧姆，电源１２Ｖ）；

基于HIP4080A设计;要求失真度小；效率高；所有ＩＣ需要安装插座；由于深圳大学没有失真度仪只能利用示波器大致测量基础技术指标．D类音频放大器设计设计要求：本设计采用CD4069组成的标准基准三角波；本设计采用CA5470比较放大、反馈；本设计采用HIP4080A将这两个输入信号进行脉宽调制成脉冲波，即让脉冲波的宽度受音频信号波幅度调制PWM信号；本设计采用4只功率管Tr1～Tr4，4只管互相独立交替工作；本设计采用4级巴特奥兹低通滤波器，截止频率30KHZ,滤去高频，完成D/A转换后，送到扬声器发声(实验为８欧姆20W水泥电阻）。D类音频放大器设计设计过程要求：设计电路图（不限制CAD软件，建议使用PADS2007）；设计PCB文件（不限制CAD软件，建议使用PADS2007）；提供ＢＯＭ表；制作PCB板（必须将各自的学号做上去）；安装调试；老师测试验收；上交设计调试分析报告．D类音频放大器电路D类音频放大器设计BOM表：HIP4080A音频放大器主要元件清单13C1,C19,C261UF/X7R/25V/C0805SMT21C247PF/NPO/100V/C0805SMT32C3,C41NF/X7R/50V/C0805SMT44C5,C7,C8,C270.22UF/X7R/25V/C0805SMT51C6100UF/电解/25V/20%/直插直插610C9,C10,C12,C13,C15,C17,C20,C22,C23,C250.1UF/X7R/50V/C0805SMT74C11,C14,C16,C184.7UF/X7R/25V/C0805SMT81C21330PF/X7R/50V/C0805SMT91C2410UF/X5R/25V/C1210SMT101C3782200UF/电解/25V/20%/直插直插112D1,D21N4002/DO-41直插122FB1,FB2PBY201209T-600Y-S/60欧姆/3A/L0805SMT132L1,L3SSL0804T-150M-S/15uH/3A/SMTSMT142备用SSL0804T-1R5M-S/1.5uH/3A/SMTSMT152L2,L4SSL0804T-100M-S/10uH/3A/SMTSMT161R1100K/5%/R0805SMT172R2,R193.3K/1%/R0805SMT181R310K/5%/R0805SMTD类音频放大器设计BOM表：191R41K/5%/R0805SMT207R5,R7,R8,R9,R10,R11，R64.64K/1%/R0805SMT214R12,R13,R14,R1510/5%/R0805SMT222R16,R1720K/5%/R0805SMT231R186.8K/5%/R0805SMT241R200-10K/5%/R0805（学生自己考虑，不用采购）SMT252R21,R22200K/5%/R0805SMT261R233.9/5%/2W/直插SMT274TR1,TR2,TR3,TR4SI2306DS/SOT23-3SMT281U1HIP4080A/DIP20（同时IC插座也需要采购）直插291U2CD4069UBCN/DIP14（同时IC插座也需要采购）直插301U3CA5470E/DIP14（同时IC插座也需要采购）直插311U4LM7806/TO-220直插321PCB1单面PCB，自己设计制作或使用万能板

特别说明：关于SMT电阻及SMT电容也可以采用直插，建