如今，MP3播放器、PMP和手机等便携产品都面临延长电池使用时间的挑战。在这方面，由于比AB类放大器具备更高的效率，D类放大器备受瞩目，特别是无滤波器D类放大器为工程师在设计便携产品时提供了更大的灵活性。
 图1：典型的D类放大器工作情况。
如今，MP3播放器、便携式媒体播放器(PMP)或手机等许多便携式产品都具备MP3或MP4播放/录音功能。不论采用的是硬件抑或软件解码，功耗都是个问题。因此，这些便携式产品所采用的电池也遇到使用时间缩短的难题。某些情况下，用户会用免提(扬声器模式)播放电影或音乐。这给系统电池增添了额外的负担。尽管电池容量通过采用新技术--从镍铬(Ni-Cad)电池到镍氢(Ni-MH)电池再到锂离子(Li-ion)电池--而得到改进，但仍然无法完全克服电池使用时间缩短的问题。
为了使电池贮存更多的电量，功率放大器成为了我们注意的一个焦点。其中，D类放大器具有比AB类放大器更高的效率。大家知道，典型的AB类放大器效率最高只能达到50-70%，而典型的D类放大器与之相比，效率可达85%，尤其是在低功率输出方面。更高效率意味着可以节省功率，并使产生的热量较少。而更低的功率消耗及热量能使你设计的系统更加可靠，电池使用时间更长。你可以发现D类放大器比AB类放大器能储存更多的能量。即使是全功率或低功率输出，效率方面也更为突出。
基本的D类放大器理论是给定的小模拟信号作为功率放大器的输入。功率放大器内部调制器将模拟转换成数字信号，如脉宽调制(PWM)或脉冲编码调制(PCM)(取决于器件采用何种调制方式)。但它仍然是一个微弱的数字信号。然后，桥接放大器将数字信号的振幅放大。为了将高幅度数字信号转换回模拟输出，还需要一个无源LC滤波器。图1能说明更多细节，其中，红色方框内代表功放器件(芯片)部分。
 图3：典型的低通滤波器电路。
图2是典型的PWM D类放大器结构。蓝色方框代表PWM转换器(调制器)。红色方框表示高功率放大器。放大器和扬声器之间的最终输出级是无源低通滤波器(LPF)。D类放大器的低通滤波器必不可少。
图3是典型的低通滤波器电路。功放和扬声器之间串联两个电感。当功放工作时，大电流会流过这两个电感。由于有大电流通过，因此要选择大尺寸电感。但对于便携式产品，PCB空间十分有限，不允许使用两个大电感。除了两个大电感之外，外部的三个电容也占用了PCB空间。
为了避免使用输出滤波器，美国国家半导体(National Semiconductor)专门研制出了系列无滤波器D类放大器，为攻占这一市场提供了灵活性。其概念是采用一个移动的线圈扬声器作为变送器(transducer)。音频放大器上的典型变送器负载相当感性(感性负载)。因此，扬声器负载可担当作为其自身的滤波器。
美国国家半导体提供多款"无滤波器"D类放大器解决方案，如LM4666、LM4667、LM4670和LM4671等。下面列出的是这几款放大器的主要特性或典型设计电路。
 图4：典型的LM4666应用电路。
图4所示为典型的LM4666应用电路。LM4666是一款每声道可输出1.3W的高效率全面差分D类立体声扬声器放大器，增益更可由用户自行选择(6-12dB)。这个单芯片的立体声解决方案不但设计灵活，而且容易使用，由于增益可自行选择，因此所需的零件可以减至最少，而电路板的板面空间也可尽量缩小，有助降低系统的整体成本。由于这款放大器芯片的能源效益极高，因此功耗较低，而芯片本身所耗散的热能也较少，有助延长移动电话的电池寿命及通话时间。此外，由于LM4666也采用delta-sigma调制技术，因此可以抑制输出噪音，减少总谐波失真(THD)，以这方面来说，确实比传统的脉冲宽度调制(PWM)D类放大器优胜。
当THD等于1%(Vdd=5V)时，LM4666能将每通道1.2W的输出功率传送给8欧扬声器。两个内部固定增益通过一个增益选择引脚进行控制，如6dB或12dB。LM4666具有低功耗关断模式。封装为micro-SMD及MSOP。当电源电压为3.3V时，能驱动4欧扬声器。
LM4667是一款全面集成的单电源、高效率开关音频放大器。由于这款芯片设有创新的调制器，因此无需装设一般开关放大器必须采用的输出滤波器。LM4667采用delta-sigma调制技术处理模拟输入信号，因此输出噪音以至总谐波失真及噪音(THD+N)都比采用传统的脉冲宽度调制器低。LM4667芯片是专为移动电话及其他便携式通信设备而设计，务求能满足这类电子设备的要求。这款芯片只采用一个3伏的电源供应器，可以连续输出平均约450mW的功率以驱动8W感性负载，而总谐波失真及噪音不会超过1%。这款芯片更可灵活利用2.7伏至5.5伏的电源供应操作。
当THD等于2%(Vdd=5V)时，LM4667能将1.3W的输出功率传送给8欧扬声器。两个内部固定增益通过一个增益选择引脚进行控制，如6dB或12dB。其外部元件非常少。LM4667具有低功耗关断模式。封装为micro-SMD及MSOP。当电源电压为3.3V时，能驱动4欧扬声器。
LM4670及LM4671都是全面集成的单电源供应、高效率开关音频放大器，LM4670可以提供3W的功率输出，而LM4671的输出功率则高达2.5W。这两款放大器芯片都设有创新的调制电路，因此无需加设输出滤波器，这个优点是典型的开关放大器所没有的。由于无需加设输出滤波器，因此系统所需的外置元件便可以减少，有助精简电路设计及缩小电路板面积。LM4670芯片利用delta-sigma调制技术处理输入模拟信号，这个设计可减少输出噪音及总谐波失真。LM4670放大器的特点是输出功率较高，因此最适用于超高功率对讲机、移动电话对讲系统及免持听筒等应用。LM4671芯片可以利用PWM技术处理输入模拟信号，因此输出噪音较少，最适用于耳机/接收器、高功率振铃及免持听筒等音频系统。
当THD等于1%(Vdd=5V)时，LM4670单sigma-delta调制无滤波器D类音频放大器能将2.3W传送给4欧扬声器。器件增益可进行外部配置，即可通过将信号累加的多种方式进行独立的增益控制。LM4670具有低功耗关断模式。封装为micro-SMD及LLP。
当THD等于1%(Vdd=5V)时，LM4671单PWM调制无滤波器D类音频放大器能将2.2W传送给4欧扬声器。器件增益可进行外部配置。LM4670具有低功耗关断模式。封装为micro-SMD。
| | |
