D類音頻放大器主要是通過PWM調製，實現模擬信號對PWM波形的轉換。以實現較高的效率和比較大的驅動功率。芯片的基本架構一般會包括前級運放PREAMP，積分器INT，三角波發生器RAMP，比較器COMP，以及驅動級DRV，輸出級OUTPUT。基本的架構如下圖所示。可以把第一張圖中的架構進行化簡，則得到圖2中的環路傳輸函數。
D類功放基本架構
早期的PWM技術，驅動傳輸管的PWM信號是差分信號，所以在輸出端需要接一個LC兩階濾波電路實現濾波。輸出端的簡化電路和波形如下圖所示：
差分輸出波形顯示出兩個問題：一是信號翻轉的落差很大，等於2VDD；二是脈衝寬度較大。這樣的信號在載波及其諧波頻率處帶有較多能量，如果直接加在揚聲器兩端，不僅會降低效率，產生較大的EMI，而且較大的輸出紋波會對揚聲器造成損害。所以必須在輸出級後加上濾波器，以儲存輸出的過多能量。
針對上述傳統PWM調製的弊端，新一代的PWM調製方式，在輸入級將輸入信號轉換成相位相反的差分信號，分別通過調製器對其進行調製，再經過橋式輸出，驅動揚聲器。新一代的輸出端簡化電路和波形如下圖所示：
可以看到，新一代的PWM調製的輸出波形相比較傳統的輸出波形，它的差分輸出信號翻轉落差只有一個VDD，而且脈寬比較小。這樣的信號在載波及其諧波頻率處攜帶的能量較少，利用揚聲器自身的低通特性，便能夠達到比較理想的濾波效果，從而實現了免濾波器輸出的可能。所以，目前市場上都是新一代的PWM調製的免濾波D類功放結構。
如果把輸出的喇叭看做一個簡單的L+R低通濾波電路，則根據揚聲器的推算，輸出的傳輸函數可以看成：
低通的截止頻率爲：
針對改進後的PWM調製方法，如果按照通常的L=33uH，R=8Ω計算，則可以得到低頻截止頻率是38.6KHz。對D類功放的輸出負載做仿真，可以看到其電感端的電流，以及電阻端的電壓波形。
電感電流
電阻兩端電壓差
輸出的是1K信號，用的PWM調製頻率是800KHz，可以看到新的PWM結構中，L的電流包絡在隨着輸出信號變化。輸出幅度大時，L電流大幅度大；輸出幅度小時，L電流小。從VOP、VON的佔空比的漸變過程可以看到輸出1KHz的包絡。VOP-VON是在漸變的，這樣就不會有大幅度，長時間的電感充電。
這就是爲什麼現在的D類功放，可以實現免濾波輸出的原因。
VOP和VON波形
VOP-VON波形