数字音频功率放大器优化设计

李 鸿，赵亚冬

（湘潭职业技术学院 湖南 湘潭 411102）

数字音频功率放大器广泛应用于DVD内置功放、汽车功放、桌面音响、计算机多媒体、大功率专业功放以及各种多通道AV功放，其高效率的特点受到了广泛的关注。但功率普遍在200W以下，效率在85%左右，失真度指标在0．5%左右，频响±3 dB，不能满足人们日益增长的对音乐品质及节省能源的追求[1]。因此，进一步改善影响音质的重要指标（失真度、频响、信噪比），提高数字功放的效率非常重要。

1 数字音频功率放大器优化设计

目前，数字音频功放的的基本原理如图1所示。脉冲编码器内部的信号处理电路对输入的数字音频信号进行超采样、噪声整形、PWM编码等处理输出PWM信号。输出的PWM信号经驱动电路放大和箱位，驱动由场效应管组成的开关放大电路，输出放大的PWM信号。放大后的PWM信号经解调滤波器还原为模拟音频信号。

图1 数字音频功放组成原理框图Fig．1 Composition principle diagram of digital audio amplifier

1.1 脉宽编码调制器的优化—自然采样法脉宽调制（NPWM）

目前，数字功放的脉宽调制器普遍采用的是PCM/PWM转换器，采用归一化采样法脉宽调制技术（UPWM）[2]，采样的信号是由原始的模拟信号经脉冲编码过后的数字信号，在模/数转换过程存在一定的误差，数字信号不能100%再现原始信号，采样过后的数字信号还要进行内插和噪声整形。因此，UPWM失真度指标较高。

1.1.1 NPWM调制技术

NPWM采用的是模拟音频信号或数字音频信号经D/A变换后得到的模拟信号与三角波载波信号进行比较，得到PWM波形。波形输出出现在音频信号与载波的交点处，采样值就是音频信号的真实值。……