數控D類(lèi)功放系統的設計與分析

摘要：介紹了一款基于DDX功率驅動(dòng)技術(shù)、既具有USB數字音頻接口又具有模擬音頻接口的數控D類(lèi)功放系統。采用AT89C2051作為主控芯片，通過(guò)事件掃描方式讓控制曼有效率，通過(guò)I2C總線(xiàn)讓TDA7449芯片具有16階的音量控制、16階的音調控制、聲道選擇、靜音控制等功能；利用數學(xué)模型，分析了該數控D類(lèi)功放具有高效率和很好的音調控制功能；通過(guò)LC二階濾波電路的分析和設計，讓功放的最大總諧波失真控制在0．5％以?xún)取?br />關(guān)鍵詞：D類(lèi)功放；LC濾波器；高效率；高保真

引言
D類(lèi)功放以其效率高、發(fā)熱量低、體積小、便攜等特點(diǎn)在汽車(chē)、手持設備、多媒體等領(lǐng)域的音響系統中占據了重要的地位。但保真度不夠是D類(lèi)功放一直無(wú)法完全替代A類(lèi)、AB類(lèi)功放的根本原因。本文設計了一種數控D類(lèi)功放，通過(guò)一些關(guān)鍵環(huán)節的設計，并加以理論分析，通過(guò)測試，在20 Hz～20 kHz音頻范圍內，實(shí)現了高效率、低失真、高保真。

1 系統原理分析
1．1 D類(lèi)功放效率分析
功放的實(shí)質(zhì)是把電源提供給放大器的直流功率，轉換成負載的交流功率。D類(lèi)功放以效率高、體積小為主要優(yōu)點(diǎn)，采用兩個(gè)相位相反的PWM驅動(dòng)差分輸出方式，理論上效率可以達到100％。下面是方波的傅里葉級數：


但由于場(chǎng)效應管的開(kāi)關(guān)損耗和各模塊元件的損耗，不可能達到100％。再考慮到CMOS場(chǎng)效應管導通電阻損耗、偏置電流損耗、輸入電容充電損耗等，使得一般的D類(lèi)功放在8 Ω負載時(shí)效率為85％左右。其效率仍要比目前市場(chǎng)上廣泛采用的AB類(lèi)功放效率高很多。
1．2 音調電路分析

電路設計中，低音控制中的R2選擇2 kΩ，Ri為25 kΩ，C1為150nF，C2選擇為330nF。根據式(1)求出轉折頻率為32 Hz。高音控制中，C1為5．6 nF，而Ri為25 kΩ，根據式(2)求出轉折頻率為1 137 Hz。