音频功率放大器应用非常广泛，D类音频功率放大器成为音频功放的发展趋势，其具有高效率、功耗低、失真度小等优点，可以延长电池使用寿命，提供高保真度的音频功放。因此，随着技术的进步，成本的降低，节能和缩小面积需求的不断提高，D类音频功率放大器具有广阔的发展前景。本文的核心内容是设计一款高效率D类功率放大器芯片，通过分析了四种音频功率放大器的工作原理并总结了各自的优缺点，突出了D类音频功率放大器的优势，芯片设计包括电路整体结构的设计，各模块电路设计与仿真，整体电路仿真与优化和版图绘制与优化。采用CSMC0.5um Mixed Signal CMOS工艺设计功率放大器各个模块，包括带隙基准、前置运算放大器、比较器、三角波发生器、死区时间、功率输出级以及过温、过流保护电路。使用Spectre对电路进行仿真分析，调节电路进行性能优化，根据模拟芯片版图设计中的一些基本规则，使用Virtuoso对各个模块电路进行对应的版图绘制，并最终绘制整体版图。芯片采用了PWM（脉宽调制）技术，双端输入和全桥式的输出结构，降低了总谐波失真（THD）并提高了输出效率。设计出具有良好性能的全差分运算放大器和比较器，采用反馈环路，调高了电源抑制比和线性度。采用了无需滤波的结构，减小了芯片面积、降低了成本，设计出效率高达97%、THD低于1%的芯片。