D类放大器,由于其具有效率高的优点,在越来越多的音频系统中得到应用。传统的D类放大器一般由三部分组成,即调制电路、驱动电路和功率输出电路。虽然,D类放大器具有效率高的优点,但由于从结构上看,D类放大器是开关型放大器,所以其输出信号不可避免地带有较大的非线性失真;另外,它又是开环系统,所以无法对输出信号的非线性失真进行抑制,也无法抑制各级电路引入的噪声,如输出级电源的噪声。由于D类放大器的上述缺点,因此其在高保真音频系统的引用中受到一定的限制。一般地,在高保真的音频系统中,其SNDR(信号与噪声失真比)需要在90dB以上,本文正是根据这样的要求来设计的。 众所周知,∑-Δ调制技术由于其具有抑制低频量化噪声的优点,因此在D类放大器的调制电路中得到广泛应用。但在开环系统中,∑-Δ调制技术只能保证输入信号具有较高的SNDR,但对于中间级产生的非线性失真和噪声则变得无能为力。而闭环系统则对于电路中间级产生的非线性和噪声具有较好的抑制作用,前提是具有较高的环路增益,而∑-Δ调制结构恰恰在低频处具有较高的增益。 本文将∑-Δ调制技术和闭环系统技术两者结合,提出一种新型的D类放大器结构,既保持了D类放大器效率高的优点,又有效提高的其SNDR。采用新的结构后,5V电源电压下,D类放大器最大SNDR可达91dB,效率为80%,最大输出功率为0.57瓦。 本文主要分为四大部分。第一章先简要介绍了研究D类放大器的意义,对当前D类放大器的研究水平进行了分析,对各种不同的技术进行了比较,总结其优点和缺点。根据第一章总结所得的经验,在第二章中提出了基于∑-Δ调制的闭环D类放大器的结构,并在系统级上用Matlab对其进行建模和仿真,确定了∑-Δ调制器的结构和各项参数,初步验证系统的正确性和有效性。在系统建模和仿真的基础上,第三章对系统的各个部分进行晶体管级的电路设计,并进行仿真。仿真结果表明新的D类放大器的结构既提高了D类放大器的SNDR,又保持了较高的效率,达到预先设定的目标。第四章对本文进行了总结,并对后续工作进行了安排。