近年来,随着MP3、PDA、手机、笔记本电脑、车载音响等便携式多媒体的普及, D类功放以效率高、体积小等优势,比传统的线性功放更受人们的青睐,具有十分重要的应用价值和市场前景。本文在对传统的音频放大器进行分析的基础上,改进了电路结构,设计了一种基于D类功放的高效率、低失真、免输出滤波器的音频放大器。采用的主要方法如下:引入死区时间控制电路,减少了开关管电流贯通引起的功耗;采用双路反宽调制技术,降低了静态电流;采用了二阶反馈环路,减小了非线性失真同时提高了电源抑制能力;引入Σ-Δ噪声整形技术,降低了带内噪声;利用扬声器自身的寄生电感构建低通滤波器,减少了系统体积;采用全差分电路结构,提高了系统的抗共模干扰能力。此外,输入级采用低噪声放大器,降低了输入参考噪声;引入可编程可变增益放大器,使音量调节准确方便。在电路设计中,采用了Matlab行为级建模以及Verilog-A模型与晶体管级电路混合仿真的方法,缩短了电路的优化时间,提高了设计效率。设计采用VIS_MX3n5 CMOS工艺,在Cadence中的仿真结果表明:在输出级采用5V电源电压、负载为8Ω的情况下,该音频放大器的输入参考噪声≤60nv/√Hz, THD≤0.02%,最大不失真输出功率为1W,效率≥85%,音量在±32dB范围内2dB步进可调,增益误差小于0.4dB。