本文设计了一款低功耗D类音频子系统,该设计主要应用于便携式音频设备中,主要有以下几个特点:首先加入了兼容I2C总线的接口电路,使得芯片可以受CPU或者MCU的控制;其次,采用了新一代的PWM调制技术;最后,简化了电路结构,拥有比较小的芯片面积。相对于传统的AB类功放而言,D类音频功放具有比较高的效率,因此在逐渐普及的便携式音频设备中,采用D类功放可以很大程度地延长电池使用时间;另外由于其高效率,芯片发热量比较小,在封装时可以采用面积比较小的封装方案,这也有助于便携式系统的小型化。目前国内对D类功放的研究还比较薄弱,对其进行的研究有助于本土D类音频功放的普及。本文通过对D类音频功放的结构以及影响D类效率的因素进行分析之后,设计了一个电路结构。该电路结构采用全差分形式,积分器对差分信号进行积分,有效减低了功率管开关所导致的噪声以及RF干扰,同时也取消了用于稳定参考电压的BYPASS电容;另外设计了内置的三角波发生电路,取消了锁相环电路以及外置电容;使用新一代的无输出滤波调制技术节约了输出的低通滤波器,极大地减小了在PCB板上的应用面积。该项目利用Cadence Spectre进行电路仿真,Cadence Virtuoso进行版图设计。仿真结果显示各模块指标均能达到设计要求,该电路可以在2.5V～5.5V电源电压范围内正常工作,在5V电源电压下,带4Ω负载最高可以达到2.5W的输出功率,并且拥有比较高的效率,带8Ω负载,输出功率为1.75W时,效率可达75.1%,正常工作情况下,静态电流3mA,关断电流小于0.5μA,具有比较低的静态功耗;芯片采用上华CSMC 0.5μm三铝双多晶DPTM混合信号标准CMOS工艺制作,采用4×4mm~2 TSSOP-16封装,现已流片成功,测试表明,该芯片性能良好,各项指标均达到了预期值。