脈寬調制(PWM)因其高效率和易用性而廣受歡迎。以前人們普遍認為只適用于電源或數字設備，不適用于音頻等高靈敏度設備。然而，近年來，許多知名音頻放大器制造商開始生產一系列PWM音頻放大器，這些放大器最初是亞低音放大器，但現在它們覆蓋了從20Hz到22kHz的整個音頻頻譜。本文將討論如何利用脈寬調制數字技術來實現傳統模擬音頻設備的性能。
放大器的分類
一般功率放大器分為A、B、AB、c四類。
最簡單的放大器只有一個有源器件，比如晶體管。晶體管需要一個偏置電路，所以不管輸入信號有多大，它永遠不可能完全導通或關斷。這個非截止/非導電區域是所謂的線性區域。工作在線性區域的放大器具有非常低的輸出失真，但是其效率也非常低。是A類放大器。
B類放大器由兩個相互推拉的晶體管組成，一個輸出電流，一個吸收電流。假設你想放大一個正負半周對稱于零的正弦波，一個晶體管放大正弦波的上半部分(零以上)，另一個放大下半部分(零以下)。換句話說，放大是由兩個晶體管依次完成的，所以B類放大器的效率更高。這種放大器的問題是存在一個非線性區域，也就是正弦波剛好通過零點的一個小區域。此時，一個晶體管剛剛關斷，另一個晶體管剛剛導通。因為晶體管導通需要很短的過渡時間，所以會由于非線性狀態而導致失真。
AB類放大器是a類和b類放大器的組合。它的結構很像一個B類放大器，但是它采用了一個可以給每個晶體管提供小偏置電流的電路，所以每個晶體管不會完全關斷。它像A類放大器一樣消耗更多的功率，但失真要低得多。它也像一個B類放大器，兩個晶體管協同工作完成任務，所以整體性能更好。
c類放大器一般用于射頻或振蕩器，因為此時失真不是問題，這里就不深入討論了。
如何利用PWM數字技術實現D類放大器的性能設計
如何利用PWM數字技術實現D類放大器的性能設計
采用脈寬調制技術的d類放大器
D類放大器采用PWM技術，可以控制固定頻率方波的占空比，通過占空比來表示輸入值。因為PWM可以獲得高效率，所以常用于大功率設備。電動汽車用的功率放大器是D類放大器，風力發電機用的回流也是D類放大器。那么，這種工業技術可以用來處理音樂嗎？
就放大器而言，D類放大器的效率確實很高(一般高達90%)。因為晶體管幾乎總是處于導通或截止狀態，從一種狀態變為另一種狀態時才進入線性區域，所以其功耗比線性放大器小得多。在線性放大器中，晶體管大部分時間都在線性區域。
對于D類音頻放大器，負載放置在H橋的中間(見圖1)。這樣做的好處是，輸出可以是正的，也可以是負的，因此功率大大提高到A類或B類放大器的四倍。
從實際出發，只要PWM有足夠的精度和頻率，就有可能獲得可接受的控制特性和良好的音響效果。精度應為16位(或以上)，PWM載波頻率應不低于音頻帶寬的12倍，最好是25倍。與其他音頻設備一樣，提高動態范圍的準確性很重要。標準CD播放器的精度是16位。濾波器消除高頻諧波
動手設計之前，必須從音頻中移除脈寬調制載波。
如果要設計低音炮D類放大器，其典型帶寬為20Hz到500kHz。這就要求過采樣頻率至少為6kHz，最好是12.5kHz，在簡單的應用中，音頻編解碼器可以作為DSP的輸入，數字輸出可以用來驅動PWM的片上外設，很多情況下不需要任何處理。
要從音頻輸出中去除PWM載波，只有合適的濾波器才能完成任務，濾波器的結構——即截止頻率和階數——由過采樣頻率或PWM頻率決定。PWM頻率越高，濾波階數越低，越簡單。在圖1中，兩個二階液晶濾波器之間有一個揚聲器，每個半橋有一個濾波器。這些濾波器可以消除輸出中的載波和其他諧波。
死區失真是濾波器要解決的第二個問題。組成H橋的大功率晶體管的導通和關斷都需要時間，所以需要分配一些時間來防止一個晶體管導通，而另一個晶體管仍然導通。如果出現這種情況，就會出現所謂的“擊穿”現象。為了避免這種情況，控制器必須確保每個引腳的上晶體管和下晶體管在導通前關閉一段時間。這段時間稱為死區時間，會導致類似于B類放大器的失真，這個失真問題可以通過使用濾波器來解決。
一般用巴特沃茲濾波器或貝塞爾濾波器就夠了，它們的通帶比較平坦。貝塞爾濾波器還有線性相位的優點。
圖1中的H橋有兩個濾波器，每個揚聲器腿上一個。如果你習慣了單端濾波器的設計，把它們改成均衡濾波器是小事一樁。簡單計算半額定負載的濾波器，然后就可以使用得到的L和C值。