D类音频放大器由于具有高效率、低功耗的优点，被广泛地应用在PDA、手机和MP3等便携式设备中。但是其独特的开关特性会产生高的di/dt和dv/dt信号且具有较宽的干扰带宽，这些电压和电流脉冲会分别在物理和寄生的电路元件中引入大的交流电流，产生传导和辐射噪声。因此在电磁兼容标准（如美国的FCC标准和欧洲的CE标准）日益苛刻的今天，D类功放的应用范围受到了极大的挑战。如何解决存在的EMI问题，已经越来越多地受到人们的重视。相比传统的PCB板级优化技术，从发生源出发的电路设计方法对减小电磁干扰、节约板级空间更具有实用价值。其中扩频调制技术已经被广泛地研究以克服滤波器解决方案中存在的问题，然而设计复杂程度、功耗、效率以及芯片成本等因素限制了这些方法的应用；同时对于D类功放而言，扩频调制引入的总谐波失真和效率衰减也是需要面临的主要问题。此外，当设备工作在无任何外部滤波以及接有较长扬声器连线的情况下，当输出功率较高时，即便是只有几英寸的喇叭连线，也会辐射出很高的能量，从而严重威胁着EMI性能。这时简单地改变时钟频率已经不太有效，而是需要优化栅驱动电路结构，改变放大器自身的PWM波形，但是电路复杂程度和由更多功率MOSFET贡献的芯片面积将会增加。本文对比分析了目前报道的先进成果，充分考虑电路难度和设计成本、性能之间的折中，针对低EMI、无输出滤波D类功放电路与系统进行了深入研究，包括高精度带隙基准曲率补偿、数字时钟扩频降低传导EMI和功率输出级低EMI栅驱动电路等内容，提出了无阻式曲率补偿、伪随机扩频等关键技术和零死区电流源栅驱动电路架构，主要创新点包括以下几方面：1.基于带隙基准温度补偿的基本理论，提出了无阻式曲率补偿技术（Non-resistor compensation technique, NRCT, IEEE Trans. Circuits Syst.II,2010, pp.767-771），电路利用电流减法器和跨导线性电路产生高阶温度系数的正温电流对BE结非线性温度特性进行直接补偿，相比之前报道的无阻式一阶补偿结构极大降低了温度系数。该技术在0.5μm CMOS工艺平台上通过流片验证，芯片面积为500×200μm~2，电源电压3.6V下的功耗仅为0.648mW，温度系数为11.8ppm/℃，低频下的电源抑制比大于31dB。同时针对分段式补偿技术，提出了基于PN结反偏电流（基准温度系数为2.8ppm/℃）和利用可变增益电流镜及二次校正方法（基准温度系数为1.3ppm/℃）的两种补偿架构，成功实现了具有极低温漂的高精度电压带隙基准源。2.基于扩频调制的基本原理，对比分析了周期调制和随机调制的扩频效果，提出利用线性反馈移位寄存器的伪随机调制技术（Pseudorandom modulation, PRM,IEEE Trans. Power Electron.,2011, pp.638-646）来最大幅度地降低EMI；同时针对扩频电路可能恶化音频性能的危险，对关键子电路和采用多重滤波器的系统环路进行了优化设计。该技术在0.5μm CMOS工艺平台上通过流片验证，低功耗扩频时钟电路面积为191×251μm~2，占整个芯片尺寸的2%，电源电压3.6V下的最大功耗仅为10.08μW。20%频偏时中心频率处的能量峰值比无扩频模式的D类功放衰减了12dB，无输出滤波器条件下能够在很大频率范围内满足FCC Class B的电磁辐射标准。3.依据H桥功率输出级EMI的主要来源，详细探讨了D类功放低EMI栅驱动电路的典型结构和优化方案，设计了一种低功耗电流源栅驱动电路（Currentsource gate driver，CSGD），通过优化功率管栅驱动的充放电斜率和死区时间，从发生源进一步抑制高频EMI辐射；同时针对CSGD对总谐波失真（THD）有所恶化的危险，提出了一种带前馈控制的双环负反馈高增益环路架构，使D类功放系统具有良好的THD和PSRR性能。该技术在0.6μm BCD工艺平台上通过仿真验证，与传统驱动电路相比高频能量辐射衰减幅度达20dB以上，当输入音频信号频率在10kHz以内变化时THD小于0.5%，仿真实验结果证明了上述栅驱动电路和系统架构的优越性。