Wzmacniacz klasy D

Wzmacniacz klasy D (inaczej nazywany też wzmacniaczem cyfrowym lub wzmacniaczem impulsowym) to wzmacniacz, w którym tranzystory pracują jak binarne przełączniki i są przełączane pomiędzy dwoma stanami - pełnego przewodzenia lub całkowitego wyłączenia. Termin klasa D nie mieści się w klasycznym podziale klas pracy wzmacniaczy (klasy A, B, AB, C), gdzie poszczególne urządzenia są klasyfikowane według tego jaką część sygnału sinusoidalnego przewodzi element wzmacniający czy też według punktu pracy tranzystora (lampy).

We wzmacniaczu klasy D sygnał wyjściowy jest uzyskiwany poprzez odpowiednią modulację strumienia impulsowych sygnałów o wysokiej częstotliwości. Najczęściej stosowana jest modulacja gęstością impulsów (PDM, Pulse-Density Modulation) oraz modulacja szerokością impulsów (PWM, Pulse-Width Modulation). Typowo częstotliwość impulsów stopnia wyjściowego wzmacniacza klasy D w zastosowaniach audio wynosi kilkaset kHz.

Typowe wzmacniacze klasy D zawierają też układ modulatora, który konwertuje wejściowy sygnał (analogowy lub cyfrowy) do postaci wyjściowego sygnału PWM lub PDM. Kolejnym typowym elementem wzmacniaczy klasy D jest wyjściowy filtr dolnoprzepustowy, który eliminuje wysokoczęstotliwościowe składowe powstające w trakcie przełączania. Tranzystory wyjściowe to najczęściej tranzystory typu MOSFET. Zasilacze do wzmacniaczy w klasie D mogą być wykonywane w różnych topologiach, stosuje się zarówno konstrukcje liniowe jak i impulsowe.

Cechą wyrożniającą wzmacniacze klasy D jest wysoka sprawność - tracą one bardzo mało energii w postaci ciepła. Spotykane są wzmacniacze klasy D, które przy pracy z mocami zbliżonymi do swojej mocy maksymalnej osiągają sprawność powyżej 90%. Wysoka sprawność pozwala na zmniejszenie systemu chłodzenia i w ogóle na miniaturyzację wzmacniaczy pracujących w klasie D.

Wzmacniacze pracujące w klasie D mają szereg specyficznych cech i związanych z nimi problemów konstrukcyjnych. Chodzi tu między innymi o pasożytnicze zjawiska występujące w trakcie przełącznia, interferencje elektromagnetyczne, czy wpływ filtrów wyjściowych na pracę wzmacniacza.