D類(lèi)功放指的是D類(lèi)音頻功率放大器（有時(shí)也稱(chēng)為數(shù)字功放）。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)單元的ON/OFF，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的放大器稱(chēng)D類(lèi)放大器。D類(lèi)放大器首次提出于1958年，近些年已逐漸流行起來(lái)。已經(jīng)問(wèn)世多年，與一般的線(xiàn)性AB類(lèi)功放電路相比，D類(lèi)功放有效率高、體積小等特點(diǎn)。
▲ D系列專(zhuān)業(yè)數(shù)字功放
01.D類(lèi)功放工作原理
D類(lèi)功放設(shè)計(jì)考慮的角度與AB類(lèi)功放完全不同。此時(shí)功放管的線(xiàn)性已沒(méi)有太大意義，更重要的開(kāi)關(guān)響應(yīng)和飽和壓降。由于功放管處理的脈沖頻率是音頻信號(hào)的幾十倍，且要求保持良好的脈沖前后沿，所以管子的開(kāi)關(guān)響應(yīng)要好。另外，整機(jī)的效率全在于管子飽和壓降引起的管耗。所以，飽和管壓降小不但效率高，功放管的散熱結(jié)構(gòu)也能得到簡(jiǎn)化。若干年前，這種高頻大功率管的價(jià)格昂貴，在一定程度上限制了D類(lèi)功放的發(fā)展。現(xiàn)在小電流控制大電流的MOSFET已普遍運(yùn)用于工業(yè)領(lǐng)域，特別是近年來(lái)UHC MOSFET已在Hi-Fi功放上應(yīng)用，器件的障礙已經(jīng)消除。
調(diào)制電路也是D類(lèi)功放的一個(gè)特殊環(huán)節(jié)。要把20KHz以下的音頻調(diào)制成PWM信號(hào)，三角波的頻率至少要達(dá)到200KHz。頻率過(guò)低達(dá)到同樣要求的THD標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)無(wú)源LC低通濾波器的元件要求就高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。頻率高，輸出波形的鋸齒小，更加接近原波形，THD小，而且可以用低數(shù)值、小體積和精度要求相對(duì)差一些的電感和電容來(lái)制成濾波器，造價(jià)相應(yīng)降低。但此時(shí)晶體管的開(kāi)關(guān)損耗會(huì)隨頻率上升而上升，無(wú)源器件中的高頻損耗、射頻的聚膚效應(yīng)都會(huì)使整機(jī)效率下降。更高的調(diào)制頻率還會(huì)出現(xiàn)射頻干擾，所以調(diào)制頻率也不能高于1MHz。
同時(shí)，三角波形的形狀、頻率的準(zhǔn)確性和時(shí)鐘信號(hào)的抖晃都會(huì)影響到以后復(fù)原的信號(hào)與原信號(hào)不同而產(chǎn)生失真。所以要實(shí)現(xiàn)高保真，出現(xiàn)了很多與數(shù)字音響保真相同的考慮。
還有一個(gè)與音質(zhì)有很大關(guān)系的因數(shù)就是位于驅(qū)動(dòng)輸出與負(fù)載之間的無(wú)源濾波器。該低通濾波器工作在大電流下，負(fù)載就是音箱。嚴(yán)格地講，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)把音箱阻抗的變化一起考慮進(jìn)去，但作為一個(gè)功放產(chǎn)品指定音箱是行不通的，所以D類(lèi)功放與音箱的搭配中更有發(fā)燒友馳騁的天地。實(shí)際證明，當(dāng)失真要求在0.5%以下時(shí)，用二階Butterworth最平坦響應(yīng)低通濾波器就能達(dá)到要求。如要求更高則需用四階濾波器，這時(shí)成本和匹配等問(wèn)題都必須加以考慮。
近年來(lái)，一般應(yīng)用的D類(lèi)功放已有集成電路芯片，用戶(hù)只需按要求設(shè)計(jì)低通濾波器即可。
02.D類(lèi)功放優(yōu)點(diǎn)
1、d類(lèi)功放具有很高的能量使用轉(zhuǎn)換率，而且它的體積很小，具有很強(qiáng)的可靠性。d類(lèi)功放的電池使用率可以達(dá)到90%以上，符合綠色環(huán)保的要求。
2、d類(lèi)功放的使用范圍很廣，其連接的負(fù)載阻抗最低值可以達(dá)到很低，另外不管負(fù)載阻抗值如何變化，其電池的轉(zhuǎn)換率基本上可以說(shuō)是不變
3、d類(lèi)功放沒(méi)有高頻、中頻、低頻的相對(duì)變化，它的聲音非常清晰，而且聲像有很準(zhǔn)確的定位。
4、d類(lèi)功放非常適合產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。只要確保安裝對(duì)元器件，就可以使產(chǎn)品具有的很好的一致性，而且生產(chǎn)的過(guò)程中不需要任何的調(diào)試，安全可靠。
5、d類(lèi)功放可以直接實(shí)現(xiàn)群控、遙控、監(jiān)測(cè)等功能，而不需要添加任何的裝置。
03.D類(lèi)功放缺點(diǎn)
D類(lèi)功率放大器雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也同樣有很多缺點(diǎn)，而且這些缺點(diǎn)嚴(yán)重影響著D類(lèi)功率放大器的發(fā)展，下面我就具體來(lái)說(shuō)說(shuō)D類(lèi)功率放大器的缺點(diǎn)。
1、D類(lèi)功率放大器的沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的開(kāi)關(guān)，若是安裝的功率晶體管和其他器件匹配的不好，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)。
2、D類(lèi)功率放大器的功率晶體管在其剛開(kāi)始連接和最后的關(guān)閉過(guò)程中，緊靠地面的電位會(huì)發(fā)生波動(dòng)等情況，從而增加了噪音。
3、D類(lèi)功率放大器的輸出電路有可能會(huì)出現(xiàn)死區(qū)等情況。
4、D類(lèi)功率放大器的揚(yáng)聲器可能會(huì)因?yàn)槟撤N原因而出現(xiàn)失真等情況。
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2020-01-08 
2019-10-22 
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