2  传统D类放大器存在的问题

　　传统D类放大器的一个主要缺点就是它需要外部LC滤波器。这不仅增加了方案总成本和电路板空间，也可能因滤波元件的非线性而引入额外失真。很多D类放大器还会使用全桥输出级。全桥电路使用两个半桥输出级，并以差分方式驱动负载。这种负载连接方式通常称为桥接负载(BTL)。全桥结构是通过转换负载的导通路径来工作的。因此负载电流可以双向流动，无需负电源或隔直电容。传统的、基于PWM的BTL型D类放大器各输出波形彼此互补，从而在负载两端产生一个差分PWM信号。与半桥式拓扑类似，输出端需要一个外部LC滤波器，用于提取低频音频信号并防止在负载上耗散高频能量。

　　与所有传统D类放大器一样,基于PWM方式的典型D类放大器需要外部滤波元件，会产生EMI/EMC兼容性问题，并且THD+N性能较差，因此与线性放大器相比，它的高效优势大为失色。然而，现代D类放大器采用先进的调制和反馈技术，可很好地缓解上述问题。

　　3  利用反馈网络改善性能

　　许多D类放大器采用PWM输出至器件输入的负反馈环路。闭环方案不仅可以改善器件的线性，而且使器件具备电源抑制能力。开环放大器却正相反，它的电源抑制能力微乎其微。在闭环拓扑中，因为会检测输出波形并将其反馈至放大器的输入端，所以能够在输出端检测到电源的偏离情况，并通过控制环路对输出进行校正。闭环设计的优势是以可能出现的稳定性问题为代价，这也是所有反馈系统共同面临的问题。因此，必须精心设计控制环路并进行补偿，确保在任何工作条件下都能保持稳定。

　　典型的D类放大器采用具有噪声整形功能的反馈环路，可极大地降低由脉宽调制器、输出级以及电源电压偏离的非线性所引入的带内噪声。这种拓扑与用在∑-△调制器中的噪声整形类似。为阐明噪声整形功能，图2给出了为现代D类放大反馈补偿回路以传递函数形式表达的示意图，即一个1阶噪声整形器的简化框图。反馈网络通常包含一个电阻分压网络，但为简便起见，图2的反馈比例为1。由于理想积分器的增益与频率成反比，图中积分器的传递函数也被简化为1/s。同时，假定PWM模块具有单位增益，并且在控制环路中具有零相位偏移。使用基本的控制模块分析方法，可得到以下输出表达式：

　　（1）

　　由式1可知，噪声项En(s)与一个高通滤波器函数（噪声传递函数）相乘，而输入项VIN(s)与一个低通滤波器函数（信号传递函数）相乘。噪声传递函数的高通滤波器对D类放大器的噪声进行整形。如果输出滤波器的截止频率选取得当，大部分噪声会被推至带外（见图2右上角坐标糸统）。



图2  现代D类放大器反馈补偿回路方框以传递函数形式表达的示意图

　　上述例子使用的是1阶噪声整形器，而多数现代D类放大器采用高阶噪声整形拓扑，以便进一步优化线性度和电源抑制特性。