1、采用PWM技術設計D類放大器脈寬調變（PWM）以其高效率和簡單易用的特點而廣受歡迎。過去，人們一般認為 它僅適用于功率或數字設備，而在音頻等高靈敏度設備中卻不太適用。然而，最 近幾年來許多知名音頻放大器廠商開始生產一系列的PWM音頻放大器，起初是 次低音放大器，而現在則涵蓋到了整個音頻頻譜20Hz到22kHzo木文將探討如 何利用PWM數字技術來實現傳統模擬音頻設備的性能。放大器的分類功率放大器一般分為四類：A、B、AB和C。最簡單的放大器只有一個主動組件，如晶體管。該晶體管要加偏置電路，因此不 管輸入信號有多大，它從來都不可能徹底導通或徹底截止。這一非截止/非導通 區域就是所謂的線性區域，工

2、作在線性區域的放大器輸出失真極低，但效率也很 低，它就是A類放大器。B類放大器由兩個相互推拉的晶體管構成，一個輸出電流，而另一個吸收電流。 假設想放大一個正負半周關于零點對稱的正弦波，那么一個晶體管就放大正弦波 的上半部份（零點以上部份），另一個則放大下半部份（零點以下部份）。換言之，放 大是由兩個晶體管輪流共同完成的，因此，B類放大器的效率要高一些。這種放 大器的問題在于存在一非線性區域，即正弦波剛藉由零點的那一小片區域。這 時，一個晶體管剛截止，而另一個則剛導通。由于晶體管導通需要一個短暫的過 渡時間，因此就會因非線性狀態導致失真。AB類放大器是A類和B類放大器的組合。其結構很像B類放大器

3、，但采用了一 種可向每個晶體管提供小偏置電流的電路，因此每個晶體管都不會徹底截止。它 像A類放大器一樣功耗會大一些，但失真卻低得多。它也像B類放大器一樣，兩 個晶體管配合完成任務，因此整體性能要好一些。C類放大器一般用于射頻或振蕩器，因為這時失真不是問題，這里就不深入探討 了。釆用PWM技術的D類放大器D類放大器采用PWM技術，它可控制固定頻率方波的占空比，并藉由占空比來 表示輸入值。由于PWM可獲得較高的效率，因此它經常用于大功率設備。電動 汽車所用的功率放大器就是D類放大器，風力發電機中用于返回電流的也是D類 放大器。那么，這一工業技術能否用來處理音樂？就放大器而言，D類放大器的效率確實很

4、高（一般可達到90%）o由于晶體管幾乎 總是處于要么導通，要么截止的狀態，只有從一個狀態轉向另一個狀態時才進入 線性區域，因此它們的功耗要比線性放大器小得多。在線性放大器中，晶體管有 很大一部份時間在線性區域。對于D類音頻放大器，負載放在H橋的中間（見圖1）。這樣做有一個好處，即輸 出即可是正，也可是負，從而可大大提高功率，使之達到A或B類放大器的四 倍。從實用的角度來說，只要PWM有足夠的精度和頻率，就有可能獲得可接受的控 制特性及不錯的音頻效果。精度應該是16位（或更大），PWM載波頻率應不低于 音頻頻寬的12倍，最好是25倍。跟其它音頻設備一樣，提高動態范圍的精度也 很重要。標準CD播放

5、器的精度是16位。濾波器去除高頻諧波在動手設計之前，必須從音頻中去除PWM載波。假如要設計一個次低音D類放大器，其典型頻寬為20Hz至500kHzo這就要求過 抽樣頻率至少達到6kHz,最好是12.5kHz。在簡單的應用中，音頻編譯碼器可作 為DSP的輸入，數字輸出可用來驅動FWM的板上外設，許多情況下不用任何處 理。要從音頻輸出端去除PWM載波，只要一個合適的濾波器就可完成任務，濾波器 的結構即截止頻率和階數由過抽樣頻率或PWM頻率決定。PWM頻率越 高，濾波器階數越低，也越簡單。在圖1中，兩個二階LC濾波器之間有一個揚 聲器，每半個橋有一個濾波器。這些濾波器可從輸出端去除載波及其它諧波。死帶（Dead-band）失真是第二個要濾波器來解決的問題。構成H橋的大型功率晶體 管導通和截止都需要時間，因此必須分配出一些時間，以防一個晶體管導通時另 一個還處于導通狀態。如果這種情況產生，就會出現所謂的，擊穿'現象。為避免 這類情況產生，控制器必須確保每個腳的上、下晶體管在導通之前都要截止一段 時間，這段時間就稱為死帶時間，它會導致類似于B類放大器的失真，利用濾波 器就可解決這種失真問題。采用巴特沃茲或貝塞爾濾波器一般就足夠了，兩者的通帶都比較平坦。貝塞爾濾 波器還有線性相位的優