数字功率放大电路工作原理与功率损耗实例分析

当前国内高校的"电子线路"课程无论是从教材编写还是课堂讲授中的功率放大电路仍然以模拟功放为主,对数字功放讲述甚少,而现实中电子产品尤其是笔记本电脑、手机等便携式电子产品大量采用了低功耗高集成度的数字开关门电路芯片,造成大学生课堂学习与电子技术发展实际的脱节。在此结合数字集成开关门(CMOS)电路的发展,详细分析了D类功率放大电路的工作原理;理想状态下,D类功率放大电路的理论效率可达到100%,远高于AB类模拟功率放大电路的78.5%。推导了D类功率放大电路CMOS反相器的功率损耗与芯片工作的时钟频率、栅极集总电容值以及芯片所需的供电电压的平方成正比,并以当前主流的集成度达8 000万个门电路(2 inch2上108个门)的IBM笔记本电脑的CPU芯片为实际案例进行了总功耗分析。实践表明,将数字功率放大电路引入大学生课堂教学,可以贴近实际,增强感性认识,提高课堂教学质量。

Instance analysis for working principle and power loss of digital power amplification circuit