【经验分享】数字功放电路设计
在很多个人计算机或小家电音响数字功放设计中，电源部分由市电经整流、滤波和稳压电路等处理后供给，电路复杂，而且体积大而重。本方案音响功放采用了SWITCH-MODE POWER SUPPLY，使得供电变的简单灵活更实用，且低成本，低功耗，体积小，效率高，设计灵活使用方便的数字功率放大技术。
1、方案设计
图1是功放电路原理图，功能模块上主要有：供电部分，信号输入部分、信号处理功率放大部分、输出部分最后由扬声器或喇叭输出的解决方案。为实现上述目的，本方案提出用9v或1 2 V直流稳压电源即通用的S W I T C H-MODE POWER SUPPLY供电。输入端是直接从数码信号源如PC音频输出端、CD唱机、DVD影碟机、DVD Audio以及LCD或DTV数码电视等输入的数码音频信号，而不是经过ADC模数转换或DAC数模转换处理的音乐模拟信号。所述功率放大电路主要由，供电电路、信号输入、功放IC处理以及信号输出组成。
输出部分由扬声器或喇叭组成。本方案所要达到的效果是：通过电路分析信号输入与数字音源的无缝结合、能有效降低信号间传递干扰，由于采用无负反馈的放大电路、低通滤波器等处理，可以将输出滤波器的截止频率设计得较高，从而保证在20Hz-20kHz内得到平坦的幅频特性和很好的相频特性，使得整个频段内无相对相移，声场定位准确。另外，由于它不需传统音响功放的静态电流消耗，所有能量几乎都是为音频输出而储备，加之无模拟放大、无负反馈的牵制，故具有更好的“动力”特征，即"动态特性"好。除此之外，如附图2所示：LC滤波器的差分实现，它们为滤波器提供相反极性的脉冲，其中滤波器包含两个电感器、两个电容器和扬声器。
2、具体实施方式及应用
如附图1所示：本方案的音响功放的信号流向如下所述：右声道信号（SP_IN_R）由R5，C2的RC串联电路送入功放IC的RINP脚，经IC处理一路由BSRP脚输出给由C13，L2，C17组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_R+；另一路由BSRN脚输出给由C16，L3，C18组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_R-;右声道地信号由RINN脚进入。左声道信号（SP_IN_L）由R6，C4的RC串联电路送入功放IC的LINP脚，经IC处理一路由BSLP脚输出给由C6，L6，C10组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_-；另一路由BSLN脚输出给由C9，L7，C11组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_L+;右声道地信号由RINN脚进入。图2是功放的低通滤波器电路图。
在输出级和扬声器之间插入一个低通滤波器以将电磁干扰（EMI）减至最小，并且避免以太多的高频能量驱动扬声器。为了保持开关输出级的功耗优点，要求该滤波器（见图1）是无损的（或接近于无损）。低通滤波器通常采用电容器和电感器，只有扬声器是耗能元件。
3、结语
本方案音响功放创新的采用了SWITCH-MODE POWER SUPPLY，使得供电变的简单灵活更实用。更为重要的是成功实现了用一块芯片就实现了将数字信号源与数字处理直接结合起来提供端到端数字音频系统。简化了电路设计，容易实现。
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数字功放、D类功放的设计，LC滤波器的设计，写得很太好了
D类功放：D类音频功率放大器，也称数字功放。
人耳能听到音频频率范围约为20 Hz～20 kHz
功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出可能大的功率。
功率放大电路分类：
电路中晶体管的工作状态（按一个周期导通的角度大小划分）
甲类（class-a）：360度
乙类（class-b）：180度
甲乙类（class-ab）：>180度
丙类（class-c）：<180度
丁类（class-d）：开关状态
放大元件处于开关工作状态的一种放大模式，放大元件要么处于截止状态，要么导通状态，晶体管相当于一个理想开关而不消耗能量。在理想情况下，效率为100%
特点：
优点：高效；散热相对其他较小；体积小，适合大功率放大器
缺点：信号失真较为严重
信号调制电路：
模拟信号装换为脉宽与信号幅度成正比的方波（PWM）
开关放大电路：
将输入方波进行功率放大
低通滤波电路：
滤出高次谐波，将放大后的信号从PWM波形中还原加到负载上。
注意：该部分为低损耗的LC低通滤波器，不能采用RC低通滤波器，电流大电阻耗能严重。
现在，一般应用的D类功放已经集成为IC，用户只需按要求设计低通滤波器即可。
Layout:
D 类功放IC的功耗一般较大，发热大：
故底焊盘上面应该加过孔，有助于散热，同时作大面积开窗，增强散热效果。
由于属于audio方面的IC：
故供电还是尽量选择低噪声的LDO，电容的选择跟放置要注意。
功放或者大功率器件供电，请选择DC-DC，开关频率选MHz级别的，请可能减少纹波带来的必要的影响。
D类功放的输出是快速变化的矩形波，具有高电压，大电流的特点：
故输出到喇叭的线应该尽量粗，可包地；并尽量远离高速信号跟敏感器件。
注意：以上三点的蓝色部分做了超链接的处理，可以点击了解更多的知识。
关于LC滤波器的设计，可以根据下表公式自动计算，需要的请留言。
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