二、普通音频放大器应用电路
    普通音频放大器的具体电路有很多种，现以在功放机中采用得最多的全直流全对称互补功放电路为例进行简要介绍。
    该功放电路具有电路简单、失真与噪声低、转换速率高等优点。如图6所示。该功放可对5Ω负载提供100w的不失真功率，输入灵敏度为300mV，输出噪声电压为1.2mV。

    在该电路中，二极管D1、D2起隔离供电作用，以提高在大动态突发信号输入时前级电路的驱动能力。当大动态突发信号到来时，末级输出管的电流剧增，迫使电源电压瞬间下降，这时由于D1、D2的反向隔离作用，滤波电容C5、C7上的电压不能突变，仍可基本保持原电压，故推动级仍能继续提供较高的信号电压和较大的驱动电流，使声音听起来更加强劲有力。由于大动态的突发信号常出现于低频段，因而该技术的采用对于超低频功放来说尤其具有重要意义，实际听感也证实了这一点。
    本电路的直流工作点已由设计确定，其中输入级差分对管的工作电流为0.9mA，输出管的静态电流为80mA，工作于AB类状态。为提高输出级静态工作点的热稳定性，在其偏置电路中采用二极管D3-D5和负温度系数热敏电阻R10进行温度补偿，其中R10贴装于功放管散热器上，此举对提高功放的热稳定性很有效，末级管的冷、热态静态电流可控制在30mA-80mA内，无须“热身”，一开机便可进入较佳的工作状态。如不采用R10，冷、热状态静态电流变化范围为0～100mA。若将R10的值改为200Ω，热稳定性还能进一步提高。

    三、D类功率放大品
    从以上介绍可知，影响放大器效率的主要因素是无信号时的工作电流大小，即该电流所形成的直流功率损耗。无信号时，电流愈大则直流损耗越大，效率越低。为此，要提高效率则应降低工作点，使无信号输入时，也没有直流损耗。但是，信号导通角越小，波形失真就越大，输出信号中的谐波成分就增加，这两个要求是相互矛盾的。
    如果输入波形的边沿很陡峭，即使降低工作点，对导通角的影响也很小，失真劣化不大，而效率又可以得到提高。波形陡峭的极限状态是输入信号为矩形波，这种波形，无论偏置如何变化，由于前后边沿是垂直升降的，导通状态都不会发生变化，这样就诞生了工作于脉冲放大状态的D类功率放大器。
    D类放大器工作于开关状态，无信号输入时无电流；导通时，没有直流损耗。事实上，由于关断时器件中尚有微小的漏电流，而导通时器件又没有完全短路，尚有一定的管压降，故存在较少的直流损耗，因此其实际效率为80%～90%，这仍是现有放大器中效率最高的。
    正是由于D类放大器的效率高，功率器件的耗散功率小，产生热量少，可以大大减小散热器的尺寸，连续输出功率很容易达到数百瓦。另外，由于D类功放工作在频率比音频频率高10多倍的脉冲状态，故电源整流纹波对电路工作影响很小。
    1．电路组成
    D类功率放大器工作于开关状态，基本结构主要由调制器、D类功放和低通滤波器组成，如图7所示。

    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送到运放的正输入端，另通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端，如图8所示。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、直流偏置电压为三角波峰值的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1:1的方波。当有音频信号输入时，在正半周期间，比较器输出高电平的时间比低电平长，方波的占空比大于1:1;在负半周期间，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1:1。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。

    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。
    第三部分是低通滤波器，其作用是把大功率PWM波形中的声音信息还原出来。由于此时电流很大，若采用RC结构的低通滤波器，电阻会消耗大量电能，这显然是不允许的，所以此处采用LC低通滤波器。当占空比大于1:1的脉冲到来时，C的充电时间大于放电时间，输出电平上升；当窄脉冲到来时，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。
    2．工作原理简述
    在D类功率放大器中，先是将输入的信号转化为PWM信号，即脉宽调制信号。在一般的D类功放电路中，没有采用A/D（模／数）变换电路得到PWM信号，而是用一个幅度与放大的正弦波信号近似的三角波，作为变换器输入，如图9所示，这个变换器相当于同相比较器。当正弦波幅度大于三角波幅度时，变换电路输出“1”；正弦波幅度小于三角波幅度时，变换电路输出“0”；这样就可将输入的正弦信号变为宽度随正弦信号波幅度变化的PWM波。

    当输入模拟音频信号时，模拟音频信号经过PWM调制器变成与其幅度相对应脉宽的高频率PWM脉冲信号，经脉冲推动器驱动功率放大器工作，然后经过低通滤波器推动扬声器发声。
    值得一提的是，音频PWM编码也可以通过以下两种途径获得：一是对模拟音频信号进行A/D变换，直接生成PWM数字音频信号；二是对其他编码的数字音频，如CD的PCM数字信号，数字信号需先经PCM-PWM转换器转变成为PWM脉冲信号，再送往后级。
    D类功率放大器中的开关管采用功率型MOSFET，即大功率场效应管，并为保证有足够的激励电压，还设有驱动电路，使MOSFET能充分地开启和关断。
    提示：D类音频功率放大器的工作基于PWM模式，即将音频信号与采样频率比较，经过自然采样，得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例变化的PWM波，然后经过驱动电路，加到功率MOs管的栅极，控制功率器件的开／关，实现放大。放大的PWM信号经过低通滤波器后，还原为音频信号。

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