增強高功率D類音頻放大器設計中的性能和可靠性
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綠色能源標準、更低成本和更高音頻保真度的需求正在推動D類放大器在高功率音頻中的應用。傳統的模擬實現（例如AB類拓撲結構）比較復雜且效率低，但由于其對音頻的高保真性能，占據了高端音頻市場。D類系統設計更簡單、更高效，且提供媲美模擬放大器的高保真能力，正在迅速縮小在高端音頻市場中的差距。
典型的D類音頻系統先把模擬音頻輸入信號轉換為數字PWM信號，在數字域進行功率放大，然后再把數字信號轉換成模擬音頻信號輸出。如圖1所示，輸入的音頻信號被送到一個脈沖寬度調制器（PWM），它由運算放大器和比較器組成，調制器通過生成與音頻輸入信號瞬時值成正比的調制占空比信號對音頻數字化。
圖1：D類放大器的基本框圖
PWM信號進行適當的電平變換，然后送到柵極驅動器，這個驅動器控制由MOSFET（M1和M2）組成的雙態功率電路。放大后的信號然后通過輸出濾波器（消除PWM載波頻率），最終僅僅放大了的模擬音頻信號驅動揚聲器。通過把濾波器輸入信號反饋到錯誤放大器輸入端，進行外部環路濾波，降低了失真和噪聲，進一步提高了音頻輸出保真度。
D類放大器設計
功效
傳統的模擬功率放大器依賴于線性放大電路，很容易造成高功率損失。而相比之下，D類放大器的功率效率可以達到90％或更高（這取決于設計）。這種高效率的益處是D類放大器技術所固有的，放大機制使用二進制轉換(通常是功率MOSFET)。這些開關或者完全導通或者完全關閉，只有很少的時間花費在狀態轉換上。離散的開關動作和低MOSFET導通阻抗，減少了I2R損耗，提高了效率。然而，在實踐中，開關轉換時間（死區時間）必須足夠長以避免兩開關同時運行時效率急劇下降。
高保真
音頻保真度可以被定義為聲音再生后的完整性，對于音頻系統，保真度一直是聲音質量的代名詞。同時其他指標也被用于衡量保真度，部分指標的測量對設計人員來說特別具有挑戰性。最具挑戰性的兩個指標是：總諧波失真（THD）和噪聲（N），統稱為THD+N。
THD是對音頻系統的精確測量，非常類似于高保真本身。再生信號的誤差來自于其他元件產生的輸入頻率諧波，明顯的區別于純輸出信號。THD是所有多余的諧波頻率能量與基本輸入頻率能量的比值，典型的在給定系統的半功率下測量獲得。THD性能對于大多數非高保真音頻應用來說通常小于0.1%，挑剔的聽眾通常需要THD等級低至0.05％甚至更低。
輸出噪聲等級是對沒有信號輸入的放大器輸出的本底噪聲電平的測量。對于大多數揚聲器來說，100-500µV的本底噪聲在正常的收聽距離內是聽不到的，而達到1mV的本底噪聲就太吵了，所以，THD+N是衡量放大器音頻保真度的很好指標。
D類驅動器IC：特性和益處
可編程死區時間
D類放大器死區時間（即兩個開關均處于關閉狀態時的時間段）直接影響到效率和THD。過于短暫的死區時間會引起直通電流，降低效率，過長的死區時間又會增大THD，這會給音頻保真度帶來不利影響。
必須精確設定死區時間，找到使功率效率和THD都最優的“最佳位置”。當前典型高電壓音頻驅動器具有不精確的、重疊的死區時間設置（即1/n延遲值）。因此，多數設計人員都選擇采用分立元件來處理死區時間，這不僅花費高而且耗時間。一個簡潔且經濟的解決方法是集成具有高精度死區發生器的柵極驅動器。
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