目前D类音频功率放大器市场中的主流产品几乎都来自欧美的各大半导体设计公司，如美国国家半导体(National)、德州仪器(TI)等。作为全球D类音频功率放大器行业的领先公司，TI于2005年5月推出较为先进的20W单声道高功率数字输入D类音频放大器TPA3200D1，该芯片突破传统的模拟输入，向全数字化功放更进一步，该芯片在18V电源电压下推动80hm负载时功率可达20W，THD+N小于0．1％，效率高达85％以上。

1.3 本论文的主要内容

本论文的目标就是设计一款便携式电子产品中经常使用的具有高效率、高保真度、小体积、且带有啸叫检测与抑制功能的D类音频功率放大器。在论文工作期间，我系统地研究了D类音频功率放大器的结构和性能，完成了D类音频功率放大器的电路图设计。本文采用PWM调制技术来实现D类音频功率放大器，主要工作有： (1)研究基于PWM调制技术的D类音频功率放大器的系统结构；(2)各个模块的电路设计；(3)原理图设计与系统仿真；（4）啸叫检测与抑制模块设计。

2 音频功率放大器

2.1 音频功率放大器的主要指标

2.1.1 THD+N指标

THD+N（总谐波失真加噪声）是音频功率放大器的一个主要性能指标，也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。总谐波失真THD是指用信号源输入时，输出信号（谐波及其倍频成分）比输入信号多出的额外谐波成分（通常用%来表示）。噪声发生是一个随机过程，它的大小在任何时候都不能被预测。但在很多情况下，噪声的平均功率还是可以被预测的。我们通常需要把几个主要噪声源的影响相加来获得总噪声，得到我们关注的平均噪声功率。对于音频功率放大器来说，THD+N指标越小越好。

2.1.2 功率放大器的效率文献综述

功率放大的实质是通过晶体管的控制作用，把电源提供给放大器的直流功率转换成负载上的交流功率。功率放大器最好能把直流功率PE全部转换成交流输出功率Psc，但实际上是不可能的。因为晶体管自身要有一定的功率消耗，各种电路元件（电阻、变压器等）都要消耗一定的功率。放大器的效率η指输出功率Psc与电源供给的直流功率PE之比： 

                                 （2-1）

通常用百分比表示： 

                                                  （2-2）

效率越高，表示功率放大器的性能越好。     

2.2 D类放大器原理

D类放大器也称为“数字音频放大器”，采用的技术是脉宽调制技术。脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，使晶体管或MOS管导通时间发生改变，从而实现开关稳压电源输出的改变，使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好等优点成为电子技术中最广泛应用的控制方式。

脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。图2-1所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。该系统是由一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。来.自/优尔论|文-网www.youerw.com/

通过图2-1的分析可以看出，采样值之间的时间间隔是非均匀的。在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号。如果假定采样为均匀采样，第k个矩形脉冲可以表示为：