簡單理解就是：音頻信號與三角波高頻載波經過比較器進行比較，得到佔空比不同的PWM波，然後將得到PWM信號通過MOS管對管，經過濾波器輸入到喇叭。調製後得到的PWM裡面含有音頻分量，然後通過LC濾波器濾掉高頻載波還原成原始信號。
原理確實非常簡單，但是我們可能會有如下問題，僅僅理解以上內容還是遠遠不夠的。
為什麼有的電路喇叭兩端用示波器量就是PWM波，但是卻能正常發出聲音？
LC濾波器該如何設計，L，C如何取值？
有的D類放大器要LC濾波，有的用磁珠就可以了，為什麼？
還有的廠家的宣稱它們的放大器不需要濾波，用了什麼技術？
下面來看看這些問題是怎麼分析的。
典型的D類放大器電路
D類放大器，我們常用的方式是差分的方式，即兩個MOS對管中間接喇叭。下面就只分析這種差分方式，單端的分析方法也差不多。
首先，D類放大器是一個大類，主要區別在於有不同的調製方式，下面先介紹兩種，AD類，和BD類。
在輸入為0的時候，AD方式的差分輸出為方波，而BD方式輸出為0，毫無疑問，BD方式功耗更低。
事實上，我們拿到了頻譜，就能知道很多事情了。
首先，這些開關信號實在看起來不像是模擬音頻信號，但是其確實包含了完整的音頻頻率信號在其中，所以直接通到喇叭也是可以正常響的，雖然額外多了高頻載波，但是頻率太高，超過人耳範圍，高頻分量是聽不見的。
其次，這些開關信號除了包含有用信號，還有豐富的高頻頻率，這些高頻頻率從調製頻率開始往上。這些高頻分量通到喇叭是沒有什麼好處的，反而會額外帶來功率損耗，還有會造成EMI的問題。所以，我們需要一個濾波器來濾掉高頻分量。並且，因為驅動喇叭需要的功率較大，而RC濾波器會有額外損耗，所以，LC低通濾波器就自然而然被選中了。
最後，我們知道頻譜裡面的高頻的頻譜分布，那麼濾波器的截止頻率自然就出來了。截止頻率必須高於音頻頻率上限20Khz，而要小於三角波的調製頻率，在這個範圍內，截止頻率越低，去除高頻分量越好。
下面分享下上面波形的Matlab源碼，有興趣的同學可以去試試。
f＿audio＝1； ％被調製信號（音頻信號）頻率為1Hz
f＿sanjiao＝20； ％三角波調製頻率為20Hz
％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％ fft採樣設置
Fs＝10000； ％採樣率為Fs
L＝（Fs／f＿audio）＊100；
％信號長度（採樣總點數）：100個周期的信號，長度越長，fft精度越高，但是執行時間越長
T＝1／Fs； ％採樣周期
t＝（0：L）＊T； ％時間長度
A＿audio ＝ 0．9； ％音頻信號的幅度為 0．9－－－－可以修改為不同的值嘗試
S1＝A＿audio＊sin（2＊pi＊f＿audio＊t）； ％被調製信號（音頻信號）為幅度A＿audio的正弦波
S2＝sawtooth（2＊pi＊f＿sanjiao＊t，0．5）； ％調製信號（三角波）為幅度為1的三角波
N＝length（t）；
PWM1＝zeros（1，N）； ％定義PWM1的長度 AD調製後差分波形
PWM2＝zeros（1，N）； ％定義PWM2的長度 BD調製後差分波形
tmp＝zeros（1，N）； ％定義tmp的長度 計算用（中間變量）
for i＝1：N
if S1（i）＞S2（i）
PWM1（i） ＝ 1；
tmp（i） ＝ 1；
else
PWM1（i） ＝ －1；
tmp（i） ＝ 0；
end
end
for i＝1：N
if －S1（i）＞S2（i）
PWM2（i） ＝ tmp（i）－1；
else
PWM2（i） ＝ tmp（i）；
end
end
％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％ AD調製
subplot（3，2，1）；
plot（t，S1，t，S2，＇k＇）；
set（gca，＇XLim＇，［0 2／f＿audio］）；％x軸的數據顯示基頻2個周期
set（gca，＇YLim＇，［－1．1 1．1］）；
title（＇AD調製＇）；
xlabel（＇t （s）＇）；
ylabel（＇幅度＇）；
subplot（3，2，3）；
plot（t，PWM1）；
set（gca，＇XLim＇，［0 2／f＿audio］）；％x軸的數據顯示範圍
set（gca，＇YLim＇，［－1．1 1．1］）；
title（＇AD方式調製之後的－差分－信號＇）；
xlabel（＇t （s）＇）；
ylabel（＇幅度＇）；
X1＝abs（fft（PWM1））；
subplot（3，2，5）；
semilogx（Fs＊（0：（L／2））／L，X1（1：L／2＋1）＊2／L）；
set（gca，＇XLim＇，［0．1 10000］）；％x軸的數據顯示範圍
set（gca， ＇XTickLabel＇ ，｛＇0．1＇，＇1＇，＇10＇，＇100＇，＇10K＇，＇100K＇｝）； ％x軸頻率數據
title（＇AD方式調製之後的－差分－頻譜＇）；
set（gca，＇YLim＇，［－0．1 1．5］）；
xlabel（＇f （Hz）＇）；
ylabel（＇幅度＇）；
％％％％％％％％％％％％％％％％％ BD調製差分信號
subplot（3，2，2）；
plot（t，S1，t，－S1，＇－－r＇，t，S2，＇k＇）；
set（gca，＇XLim＇，［0 2／f＿audio］）；％x軸的數據顯示基頻2個周期
set（gca，＇YLim＇，［－1．1 1．1］）；
title（＇BD調製＇）；
xlabel（＇t （s）＇）；
ylabel（＇幅度＇）；
subplot（3，2，4）；
plot（t，PWM2）；
set（gca，＇XLim＇，［0 2／f＿audio］）；
％x軸的數據顯示範圍set（gca，＇YLim＇，［－1．1 1．1］）；
title（＇BD方式調製之後的－差分－信號＇）；
xlabel（＇t （s）＇）；
ylabel（＇幅度＇）；
X2＝abs（fft（PWM2））；
subplot（3，2，6）；
semilogx（Fs＊（0：（L／2））／L，X2（1：L／2＋1）＊2／L）；
set（gca，＇XLim＇，［0．1 10000］）； ％x軸的數據顯示範圍
title（＇BD方式調製之後的－差分－頻譜＇）；
set（gca， ＇XTickLabel＇ ，｛＇0．1＇，＇1＇，＇10＇，＇100＇，＇10K＇，＇100K＇｝）； ％x軸頻率數據
set（gca，＇YLim＇，［－0．1 1．5］）；
xlabel（＇f （Hz）＇）；
ylabel（＇幅度＇）；
小結
這一節我們看了Class D的輸出信號波形，並分析了其頻譜，我們要學會看頻譜。本節就先寫到這裡吧，下一節會具體看看LC濾波器的設計過程。
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責任編輯：xj
原文標題：音頻D類功放LC濾波器設計（一）