前言现代高保真立体声系统都采用数字信号音源：诸如激光唱片（CD）、数字录音带（DAT）、数字音频广播（DAB）等。数字语音和乐音信号通常是脉冲编码调制的,具有12位,16位或更高的分辨率,取样频率分别为32KHz（DAB）;44.1KHz（CD）;或48KHz（DAT）。对这些数字信号,传统的方法是将它送到D/A变换器变换成模拟信号,经低通滤波后再送至模拟功率放大器来驱动系统的扬声器。数字信号在存储、传输和处理方面的优点是众所周知的,数字系统的
前言
现代高保真立体声系统都采用数字信号音源：诸如激光唱片（CD）、数字录音带（DAT）、数字音频广播（
DAB）等。数字语音和乐音信号通常是脉冲编码调制的,具有
12位,
16位或更高的分辨率,取样频率分别为32KHz（DAB）;44.1KHz（CD）;或
48KHz（DAT）。对这些数字信号,传统的方法是将它送到D/A变换器变换成模拟信号,经低通
滤波后再送至模拟
功率放大器来驱动系统的
扬声器。
数字信号在存储、传输和处理方面的优点是众所周知的,数字系统的保真度、可靠性和经济性大大超过了模拟系统。因此,在信号链最后一环,即功率放大级,采用数字技术也是顺理成章的。一个显而易见的数字功放方案可以采用脉宽调制（PWM）技术,其简化的方框图如图1所示。一个低功率音频信号（该信号可以是模拟的也可以是数字的）,送入脉宽调制器,它产生一个二进制PWM波形,对它进行功率放大,放大后的PWM信号再加到PWM解调器（通常是一个低通
滤波器）,最终得到一个功率音频信号。这类功率放大器也称为D类放大器。
PWM放大器最重要特性是简化了功率放大过程。就二进脉冲信号放大而言,功率放大过程简化为高功率DC电压源和由低功率PWM信号控制的
开关电路,如图2所示。图中LC低通滤波器取代了PWM解调器;
电阻RL是负载电阻,就是扬声器。在实际电路中,开关用两个快速功率
MOSFET构成,为了避免在准静态工作时负载上产生直流偏移,可以采用桥式结构。
与A/AB/B类放大器相比,D类放大器最大的优点是其理想效率可达
100%。对开关工作的晶体管,开启时开关上的电压为0;关闭时开关中的
电流为0,因其功耗接近于0。这样,D类放大器能提供体积小,成本低的高功率放大器。此外,D类放大器不存在交叉畸变,交叉畸变在B类放大器中最为明显。
模拟PWM与数字PWM
脉宽调制的对象可以是模拟信号,也可以是数字
PCM信号。两者的调制过程是相同的,输出的脉冲列也是类似的,但两者变换后的频谱是有本质上差别的,这也直接导致信号处理的差异,下面对这两种信号作简单的分析。
脉冲下降边自然PWM（NPWM）是一种经典的PWM电路,它由锯齿电压发生器和电压比较器构成,如图3。对模拟输入信号,锯齿波的固定频率应大于输入信号最高可能的频率,它直接确定了PWM信号的脉冲速率。输入信号和输出波形的定时关系示于图4（G）。为了深入了解音频信号在PWM后的性质,通常采用频谱分析法。对单频正弦波信号,下降边NPWM频谱由输入频率,载波和它的各次谐波,输入信号与载波及各次谐波的和频和差频组成。它的特点是,输入频率没有谐波,但输入与载波的调制积会向输入频率方向回落,这一点是非常重要的。为了不使调制积影响音频基带,载波频率应大大高于输入信号的最高可能频率。在实际PWM设计中,音频基带覆盖了DC至20KHz的整个频带,PWM载波通常在200KHz至
300KHz之间。
