随着音频功率放大器的应用场景从传统的无体积限制、无电源限制、无空间限制的固定电子设备向体积小、电池供电的移动设备——手机、笔记本电脑、MP3播放器扩大,人们对音频放大器的性能提出了更为严苛的要求。D类功率放大器以其效率高、体积小和不断改善的保真度逐渐成为音频放大器的主流产品。论文旨在设计一款满足市场需求的D类放大器。论文首先表明了传统放大器在效率方面的劣势,紧接着讲述D类功率放大器的工作原理,并详细分析了D类放大器的效率,以及影响效率值的非理想因素。分析了D类放大器常见的调制技术、输出结构和还原调制信号的低通滤波器。并在此基础上提出了本论文D类功率放大器的系统架构。该系统是基于Δ-Σ调制技术和半桥式输出结构的D类放大器。整个系统是由积分器、电平转移电路、死区时间设置电路、双端过流检测电路和逻辑控制电路等模块组成。高增益的运算放大器与外围元件组成二阶积分器实现了D类功率放大器二阶Δ-Σ调制,Δ-Σ调制固有的噪声整形技术保证了放大器的低失真;死区时间设置电路通过片外电阻分压实现可编程,灵活地调节功率管安全性和系统保真度之间的平衡;以双端过流检测电路为代表的保护电路检测系统的工作条件,一旦出现异常就发出故障信号;D类放大器一般采用双端驱动形式,双端驱动需要双电源供电系统,因此保护电路的故障信号也是多电位的,逻辑控制模块统一处理多电位的故障信号,并发出控制信号关断电路保护系统,并在故障解除后实现自启动。在论文的核心章节分析了系统对子模块的性能要求,在此基础上提出了合乎系统要求的子模块的电路结构,并分析电路的工作原理以及电路关键参数的设计。芯片基于0.8μm BCD工艺,使用Cadence软件完成了子模块设计并对系统进行仿真验证。最后结果表明,系统的性能参数符合最初的设计要求。