如何使用STC单片机制作D类功放

　　众所周知在各类功放中D类功放以其极高的效率著称，因此更符合绿色革命的潮流，也因此D类功放越来越引起各方面的重视。笔者在参考了相关资料后决定尝试用一，单片机和功率三极管来DIY一简单有趣的D类功放。因为这个DIY既有模拟电路方面的知识，也有数字电路方面的知识，特别是PCB出图时AD采样中地的处理、双声道采样最佳时序处理和PWM输出对笔者来说是种锻炼和提高。

　　D类功放是放大元件处于开关工作状态的一-种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态，不耗电。工作时，靠输入0或1的信号让晶体管进入饱和或截至状态，晶体管相当于一个开关，把电源与负载直接接通或截止。理想品体管因为没有饱和压降而不耗电，实际上品体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。这种耗电只与管子的特性有关，而与信号输出的大小无关，所以特别有利于超大功率的场合。在理想情况下，D类功放的效率为100%。

　　第一部分为AD转换，是利用单片机的AD转换功能将输入的模拟信号转换为占空比随模拟信号电压变化而变化的PWM信号。这里选用价格低廉的深圳宏晶科技的STC12C5202AD单片机。该单片机运行速度是普通8051单片机的数倍，并且可以使用高达40MHz的外部晶振。AD采样速率可达250kHz。同使用运放+三角波形做基准信号源产生PWM的方法比较，该方案更容易产生形状、额率稳定准确的PWM波形。

　　由于一般音源的输出信号较为微弱，在AD采样前要加预放（笔者在第- -版中没有设计预放引起输出功率偏低） ;并且为适应单片机正5伏的工作模式，需要在模拟信号上叠加正;2. 5V直流电压。若音频输入信号为零、直流偏置为单片机AD采样基准电压的1/2，则单片机输出的方波高低电平持续的时间一样，输出就是一个占空比为1： I的方波。当有音频信号输入时，正半周期间，单片机输出方波高电平的时间比低电平长，方波的占空比大于1:1;负半周期间，由于还有直流偏置，所以单片机采样脚的电平还是大于零，方波占空比小于1： 1。这样，单片机输出的波形就是-一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形，称为PWM（Pul se W idth Modulat ion脉宽调制）。顺便提下F PWM和PDM（Pul se Durat ion Modulat ion脉冲持续时间调制）还是有区别的，PDM是高电平宽度固定低电平宽度随调制信号而变化的方波，即单位时间内“标准脉冲”个数可以被信号调制。它的好处是高频能量分布在更广的频率范围内，而不是像PWM由于载频固定，高频能量集中在载频倍频的音调中。