本体系由高功率功率拓宽器（D 类音频功率拓宽器）、信号改换电路、外接查验外表构成，体系框图如图1 所示。

　　图1 体系方框图

　　1. D类功放的计划

　　D类拓宽器的架构有对称与非对称两大类， 在此议论的D类功放关于的是对功率、体积都非常活络的便携式运用，因而选用全电桥的对称型拓宽器，以充沛运用其单一电源、体系小型化的特征。D 类功率拓宽器由PWM 电路、开关功放电路及输出滤波器构成，原理框图如图2 所示。

　　选用了由比照器和三角波发作器构成的固定频率的PWM电路，用输入的音频信号凹凸对三角波进行调制，得到占空比随音频输入信号凹凸改动的方波， 并以相反的相位驱动上下桥臂的功率管，使功率管一个导通时另一个截止，再经输出滤波器将方波改动为音频信号，推进扬声器发声。选用全桥的D 类拓宽器能够完毕平衡输出，易于改进拓宽器的输出滤波特性，并可削减搅扰。全桥电路负载上的电压峰峰值挨近电源电压的2 倍，可选用单电源供电。完毕时，通常选用2 路输出脉冲相位相反的办法。

　　图2 D 类音频功率拓宽器构成框图

　　D 类功率拓宽器的作业进程是： 当输入仿照音频信号时，仿照音频信号经过PWM 调制器成为与其凹凸相对应脉宽的高频率PWM 脉冲信号，操控开关单元的开/关，经脉冲推进器驱动脉冲功率拓宽器作业，然后经过功率低通滤波器股动扬声器作业。

　　2.比照器

　　比照器电路选用低功耗、单电源作业的双路比照器芯片LM311 构成。此处为跋涉体系功率，削减后级H 桥中CMOS 管不必要的开合， 用两路偏置纷歧样的三角波别离与音频信号的上半部和下半部进行比照，当正端上的电位高于负端的电位时，比照器输出为高电平，反之则输出低电平。这么发作两路彼此对应的PWM波信号给后级驱动电路进行处理，双路比照电路如图3所示。

　　图3 比照器电路

　　此处值得留神的是将上半部比照处理为音频信号接比照器的负向端、三角波信号接正向端；下半部比照则相反，这么构成彼此对应，在音频信号的半部构成相应PWM 波时，另半部为低电平，可保征后级H 桥中的CMOS 管没有不必要的开合，以削减体系功率损耗。电路以音频信号为调制波，频率为70kHz 的三角波为载波，两路信号均加上2．5V 的直流偏置电压，经过比照器进行比照，得到幅值相同，占空比随音频凹凸改动的脉冲信号。

　　LM311 芯片的供电电压为5V 单电源，为给V＋＝V－供应2．5V的静态电位，取R十＝R11，R8＝R9，4 个电阻均取十kΩ。因为三角波Vp－p＝2V，所以恳求音频信号的Vp－p 不能大于2V，不然会使功放发作失真。因为比照器芯片LM311 的输出级是集电极开路构造，输出端须加上拉电阻，上拉电阻的阻值选用1kΩ 的电阻。

　　3.驱动电路以及互补对称输出和低通滤波电路

　　如图4所示。将PWM 信号整形改换成互补对称的输出驱动信号， 用CD40十6 施密特触发器并联运用以取得较大的电流输出，送给由晶体三极管构成的互补对称式射极跟从器驱动的输出管，确保了活络驱动。驱动电路晶体三极管选用9012 和9014 对管。

　　H 桥互补对称输出电路对VMOSFET 的恳求是导通电阻小，开关速度快，翻开电压小。因输出功率稍大于1W，属小功率输出，可选用功率相对较小、输入电容较小、简略活络驱动的对管，IRF9630 和IRFZ48N VMOS 对管的参数能够满意上述恳求，故选用之。实习电路如图4 所示。本计划选用4 阶Butterworth低通滤波器。

　　图4 H 桥互补对称输出及低通滤波电路

　　对滤波器的恳求是上限频率≥20kHz， 在通频带内特性底子平整。互补PWM 开关驱动信号替换翻开Q6 和Q8 或Q12和Q十，别离经两个4 阶巴特沃兹滤波器滤波后推进喇叭作业。

　　4.电路查验

　　4.1 调试进程

　　1）通频带的丈量：在拓宽器电压拓宽倍数为十，实测3dB 通带的上、下鸿沟频率值。通频带查验时应去掉查验用的RC 滤波器。

　　2）最大不失真输出功率：拓宽倍数为十，输入1kHz 正弦信号，用毫伏表丈量拓宽器输出电压有用值，核算最大输出功率Po－max。3）输入阻抗：在输入回路中串入十kΩ 电阻，拓宽器输入端电压降低应小于50%。

　　4）功率丈量：输入1kHz 正弦波，拓宽倍数为十 时，使输出功率抵达500mW，丈量功率拓宽器的电源电流I（不包含查验用改换电路和闪现有些的电流）。恳求电源电压V 的计划为5×（1＋1%）V。功率为：500mW%V×I。

　　4.2 数据剖析

　　依据以上的调试进程丈量，测得数据如表1、表2、表3、图5、图6 所示。

　　图5 展现了当输入信号的幅值不变，仅改动其频率，动态拓宽过错效果图。由图可知，关于频带以外的信号，体系的拓宽倍数与输出幅值有显着降低。关于当信号频率的添加致使EMI（电磁搅扰）增强，能够运用低通滤波器降低搅扰。

　　图5 过错拓宽（动态）

　　图6 最大不失真功率查验数据

　　功率拓宽器选用5V 电源， 前置拓宽器的拓宽倍数调到最大，恰当的调度输入信号的幅值，改动其频率，丈量其最大不失真输出功率及功率见图6。关于频带以外的信号，功率拓宽器的最大不失真功率有显着的降低。若要跋涉功率，能够降低载波频率，但输出电压的谐波成分及失真添加；若要使输出电压非线性失真削减，则需跋涉PWM 调制信号的频率。虽然高频搅扰是D类功率拓宽器如今存在的首要疑问，但其高效节能的利益，以不断添加的遭到了咱们的注重。

　　从上面的数据可知， 功放的功率和最大不失真输出功率与理论值还有一些间隔，其要素有以下几方面：

　　1）在功放电路存在静态损耗。电路在静态下是具有必定的功耗，查验其5V 电源的静态总电流约为28mA，静态功耗为：P 损耗＝5×28＝140mW，则这有些的损耗对总的功率影响很大，且对小功率输出时影响更大。

　　2）功放输出电路的损耗，这有些的损耗对功率和最大不失真输出功率均有影响。H 桥的互补鼓动脉冲达不到志向同步，也会发作功率损耗。

　　3）滤波器的功率损耗，这有些损耗首要是由电感的直流电阻致使的，功率丈量电路的过错。此外，还有丈量仪器自身带来的丈量过错。

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