音频功率放大器广泛应用于家庭影院、音响系统、立体声唱机、伺服放大器等电子系统中。人们在追求高保真度音频功放的同时,也希望功放有大的输出功率和高效率。因此,设计一种失真度小,输出功率大,效率高的音频功放也有很重要的现实意义。本文设计了一种新型的音频功率放大器,此设计所涉及的主要理论在国内外尚属研究阶段,具有很大的发展空间和应用前景。本课题的设计获得了良好的性能,可以应用于耳机、MP3、CD、DVD播放器以及掌上电脑等一些便携式电子产品。在查阅大量中外文献的基础上,本文对功率放大器进行了系统的阐述。首先介绍了目前常用的各类线性、非线性功率放大器并分析其优缺点,比较了传统D类功放和基于自激振荡理论的D类功放的性能特点,在此基础上提出了本文所研究的基于自激振荡原理SCOM结构的D类音频功率放大器,并阐述其工作原理。本文在传统D类放大器的基础上进行改进,利用自激振荡和同步控制理论,设计实现同步控制振荡调制结构(SCOM)的D类功率放大器。SCOM电路由运算放大器、比较器、驱动电路、环路滤波电路和功率输出级组成。利用扬声器的电感实现音频信号的恢复,节省了芯片面积。本文创新性的设计出了应用于SCOM结构的D类功率放大器性能优良的运算放大器及比较器,并进行模块仿真及系统仿真;在单电源电压供电的条件下,采用全桥结构实现双边三电平输出,提高THD性能和输出功率;利用反馈电路提高线性度和电源电压抑制特性;采用无滤波调制的方式,以减小芯片面积,降低成本;采用8Ω+20μH的扬声器负载模型,在反复计算调试的基础上达到性能指标的要求。电路仿真设计和版图实现阶段采用的是CADENCE公司的EDA工具,选用了HHNEC250G PCELL(一层多晶硅,四层金属)CMOS工艺的设计规则。实现0.5W功率输出,效率大于70%,THD小于1%,版图核心部分面积为480μm×300μm。