2.1 原理分析

　　D 类功率放大器的工作过程是： 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，控制开关单元的开/关，经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作，然后经过功率低通滤波器带动扬声器工作。

　　2.2 比较器

　　比较器电路采用低功耗、单电源工作的双路比较器芯片LM311 构成。此处为提高系统效率，减少后级H 桥中CMOS 管不必要的开合， 用两路偏置不同的三角波分别与音频信号的上半部和下半部进行比较，当正端上的电位高于负端的电位时，比较器输出为高电平，反之则输出低电平。这样产生两路相互对应的PWM波信号给后级驱动电路进行处理，双路比较电路如图3所示。

　　图3 比较器电路

　　此处值得注意的是将上半部比较处理为音频信号接比较器的负向端、三角波信号接正向端；下半部比较则相反，这样形成相互对应，在音频信号的半部形成相应PWM 波时，另半部为低电平，可保征后级H 桥中的CMOS 管没有不必要的开合，以减少系统功率损耗。电路以音频信号为调制波，频率为70kHz 的三角波为载波，两路信号均加上2．5V 的直流偏置电压，通过比较器进行比较，得到幅值相同，占空比随音频幅度变化的脉冲信号。

　　LM311 芯片的供电电压为5V 单电源，为给V＋＝V－提供2．5V的静态电位，取R10＝R11，R8＝R9，4 个电阻均取10kΩ。由于三角波Vp－p＝2V，所以要求音频信号的Vp－p 不能大于2V，否则会使功放产生失真。由于比较器芯片LM311 的输出级是集电极开路结构，输出端须加上拉电阻，上拉电阻的阻值采用1kΩ 的电阻。

　　2.3 驱动电路以及互补对称输出和低通滤波电路

　　如图4所示。将PWM 信号整形变换成互补对称的输出驱动信号， 用CD40106 施密特触发器并联运用以获得较大的电流输出，送给由晶体三极管组成的互补对称式射极跟随器驱动的输出管，保证了快速驱动。驱动电路晶体三极管选用9012 和9014 对管。

　　H 桥互补对称输出电路对VMOSFET 的要求是导通电阻小，开关速度快，开启电压小。因输出功率稍大于1W，属小功率输出，可选用功率相对较小、输入电容较小、容易快速驱动的对管，IRF9630 和IRFZ48N VMOS 对管的参数能够满足上述要求，故采用之。实际电路如图4 所示。本设计采用4 阶Butterworth低通滤波器。

　　图4 H 桥互补对称输出及低通滤波电路

　　对滤波器的要求是上限频率≥20kHz， 在通频带内特性基本平坦。互补PWM 开关驱动信号交替开启Q6 和Q8 或Q12和Q10，分别经两个4 阶巴特沃兹滤波器滤波后推动喇叭工作。