Class AB与Class D功放

D类功放  

 又称之为数字功放，其特点是，工作效率高，体积小。

D类功放的结构

      第一部分为调制器，最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成。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。当正端上的电位高于负端三角波电位时，比较器输出为高电平，反之则输出低电平。若音频输入信号为零、直流偏置三角波峰值的1/2，则比较器输出的高低电平持续的时间一样，输出就是一个占空比为二分之一的方波。当有音频信号输入时，正半周期间，比较器输出高电平的时间比低电平长，方波的占空比大于二分之一；负半周期间，由于还有直流偏置，所以比较器正输入端的电平还是大于零，但音频信号幅度高于三角波幅度的时间却大为减少，方波占空比小于二分之一。这样，比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形，称为PWM（Pulse Width Modulation脉宽调制）或PDM（Pulse Duration Modulation脉冲持续时间调制）波形。音频信息被调制到脉冲波形中。

     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。能够输出的最大功率由负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决定。

     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。但由于此时电流很大，RC结构的低通滤波器电阻会耗能，不能采用，必须使用LC低通滤波器。当占空比大于二分之一的脉冲到来时，C的充电时间大于放电时间，输出电平上升；窄脉冲到来时，放电时间长，输出电平下降，正好与原音频信号的幅度变化相一致，所以原音频信号被恢复出来。

输出端可以有H桥驱动


由于输出端为PWM输出，很多其含有较高的高频成分，且通常PWM的频率在50k-1MHz
所以一般输出端需要加入部分滤波处理，且输出滤波电感典型值在10uH-50uH。

且功率稍大一些的功放，通常在输出端对电源和地加入肖特基二极管，将因感性负载引起的过冲电压嵌位

原理基本如上

数字功放布局布线

  地线比电源线更重要。克服电磁干扰,最主要的手段是地线的设计。地线的布线特别讲究,通常采用单点接地法,将模拟地、数字地和大功率器件地分开,最后都汇集到电源地。该功放地线结构有系统地、机壳地、数字地和模拟地等。地线的设计原则是:

(1)数字地与模拟地分开。该功放既有逻辑电路又有线性电路,应使它们尽量分开,分别与电源端地线相连,并尽可能加大线性电路的接地面积。模拟音频的地应尽量采用单点并联接地。
(2)正确选择单点接地与多点接地。该功放的模拟部分,工作频率低,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用单点接地。而在数字部分工作频率大于10MHz时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,就近多点接地。当工作频率在1MHz~10MHz时,如果采用单点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。该功放数字部分由于谐波的影响,采用多点接地更好。
(3)将接地线构成闭环路。数字功放的PCB,将接地线设计成闭环路可以明显地提高抗噪声能力。其原因在于:电路中耗电元件多,因受接地线粗细的限制,会在地线上产生较大的电位差,引起抗噪声能力下降,若将接地构成环路,则会缩小电位差值,提高功放电路的抗噪声能力。