2.硬體電路設計
2.1 原理分析
D 類功率放大器的工作過程是： 當輸入模擬音頻信號時，模擬音頻信號經過PWM 調製器變成與其幅度相對應脈寬的高頻率PWM 脈衝信號，控制開關單元的開/關，經脈衝推動器驅動脈衝功率放大器工作，然後經過功率低通濾波器帶動揚聲器工作。
2.2 比較器
比較器電路採用低功耗、單電源工作的雙路比較器晶片LM311 構成。此處為提高系統效率，減少後級H 橋中CMOS 管不必要的開合， 用兩路偏置不同的三角波分別與音頻信號的上半部和下半部進行比較，當正端上的電位高於負端的電位時，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。這樣產生兩路相互對應的PWM波信號給後級驅動電路進行處理，雙路比較電路如圖3所示。
圖3 比較器電路
此處值得注意的是將上半部比較處理為音頻信號接比較器的負向端、三角波信號接正向端；下半部比較則相反，這樣形成相互對應，在音頻信號的半部形成相應PWM 波時，另半部為低電平，可保徵後級H 橋中的CMOS 管沒有不必要的開合，以減少系統功率損耗。電路以音頻信號為調製波，頻率為70kHz 的三角波為載波，兩路信號均加上2．5V 的直流偏置電壓，通過比較器進行比較，得到幅值相同，佔空比隨音頻幅度變化的脈衝信號。
LM311 晶片的供電電壓為5V 單電源，為給V＋＝V－提供2．5V的靜態電位，取R10＝R11，R8＝R9，4 個電阻均取10kΩ。由於三角波Vp－p＝2V，所以要求音頻信號的Vp－p 不能大於2V，否則會使功放產生失真。由於比較器晶片LM311 的輸出級是集電極開路結構，輸出端須加上拉電阻，上拉電阻的阻值採用1kΩ 的電阻。
2.3 驅動電路以及互補對稱輸出和低通濾波電路
如圖4所示。將PWM 信號整形變換成互補對稱的輸出驅動信號， 用CD40106 施密特觸發器並聯運用以獲得較大的電流輸出，送給由晶體三極體組成的互補對稱式射極跟隨器驅動的輸出管，保證了快速驅動。驅動電路晶體三極體選用9012 和9014 對管。
H 橋互補對稱輸出電路對VMOSFET 的要求是導通電阻小，開關速度快，開啟電壓小。因輸出功率稍大於1W，屬小功率輸出，可選用功率相對較小、輸入電容較小、容易快速驅動的對管，IRF9630 和IRFZ48N VMOS 對管的參數能夠滿足上述要求，故採用之。實際電路如圖4 所示。本設計採用4 階Butterworth低通濾波器。
圖4 H 橋互補對稱輸出及低通濾波電路
對濾波器的要求是上限頻率≥20kHz， 在通頻帶內特性基本平坦。互補PWM 開關驅動信號交替開啟Q6 和Q8 或Q12和Q10，分別經兩個4 階巴特沃茲濾波器濾波後推動喇叭工作。