一、數(shù)字功放與D類功放的區(qū)別
常見D類功放(PWM功放)的工作原理:PWM功放只能接受模擬音頻信號(hào),用內(nèi)部三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波和它進(jìn)行比較,其結(jié)果就是一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM),然后將PWM信號(hào)放大并還原成模擬音頻信號(hào)。因此,PWM功放是用脈沖寬度對(duì)模擬音頻幅度進(jìn)行模擬的,其信息的傳遞過程是模擬的、非量化的、非代碼性的。并且由于目前器件性能的限制,PWM功放不可能采用太高的采樣頻率,在性能指標(biāo)上尚達(dá)不到Hi-Fi級(jí)的水平。而數(shù)字功放采用一些寬度固定的脈沖來數(shù)字地量化、編碼模擬音頻信號(hào),使音頻信號(hào)的還原更為真實(shí)。
二、數(shù)字功放和模擬功放的區(qū)別
數(shù)字功放由于工作方式與傳統(tǒng)模擬功放完全不同,因此克服了模擬功放固有的一些缺點(diǎn),并且具備了一些獨(dú)有的特點(diǎn)。
1. 過載能力與功率儲(chǔ)備
數(shù)字功放電路的過載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬功放。模擬功放電路分為A類、B類或AB類功率放大電路,正常工作時(shí)功放管工作在線性區(qū);當(dāng)過載后,功放管工作在飽和區(qū),出現(xiàn)諧波失真,失真程度呈指數(shù)級(jí)增加,音質(zhì)迅速變壞。而數(shù)字功放在功率放大時(shí)一直處于飽和區(qū)和截止區(qū),只要功放管不損壞,失真度不會(huì)迅速增加,如圖1所示。
由于數(shù)字功放采用開關(guān)放大電路,效率極高,可達(dá)75%~90%(模擬功放效率僅為30%~50%),在工作時(shí)基本不發(fā)熱。因此它沒有模擬功放的靜態(tài)電流消耗,所有能量幾乎都是為音頻輸出而儲(chǔ)備,加之前后無模擬放大、無負(fù)反饋的牽制,故具有更好的“動(dòng)力”特性,瞬態(tài)響應(yīng)好,“爆棚感”極強(qiáng)。
2. 交越失真和失配失真
模擬B類功放在過零失真,這是由于晶體管在小電流時(shí)的非線性特性而引起的在輸出波形正負(fù)交叉處的失真(小信號(hào)時(shí)晶體管會(huì)工作在截止區(qū),無電流通過,導(dǎo)致輸出嚴(yán)重失真)。而數(shù)字功放只工作在開關(guān)狀態(tài),不會(huì)產(chǎn)生交越失真。
模擬功放存在推挽對(duì)管特性不一致而造成輸出波形上下不對(duì)稱的失配失真,因此在設(shè)計(jì)推挽放大電路時(shí),對(duì)功放管的要求非常嚴(yán)格。而數(shù)字功放對(duì)開關(guān)管的配對(duì)無特殊要求,基本上不需要嚴(yán)格的挑選即可使用。
3. 功放和揚(yáng)聲器的匹配
由于模擬功放中的功放管內(nèi)阻較大,所以在匹配不同阻值的揚(yáng)聲器時(shí),模擬功放電路的工作狀態(tài)會(huì)受到負(fù)載(揚(yáng)聲器)大小的影響。而數(shù)字功放內(nèi)阻不超過0.2Ω(開關(guān)管的內(nèi)阻加濾波器內(nèi)阻),相對(duì)于負(fù)載(揚(yáng)聲器)的阻值(4~8Ω)完全可以忽略不計(jì),因此不存在與揚(yáng)聲器的匹配問題。
4. 瞬態(tài)互調(diào)失真
模擬功放幾乎全部采用負(fù)反饋電路,以保證其電聲指標(biāo),在負(fù)反饋電路中,為了抑制寄生振蕩,采用相位補(bǔ)償電路,從而會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。數(shù)字功放在功率轉(zhuǎn)換上沒有采用任何模擬放大反饋電路,從而避免了瞬態(tài)互調(diào)失真。
5. 聲像定位
對(duì)模擬功放來說,輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間一般都存在著相位差,而且在輸出功率不同時(shí),相位失真亦不同。而數(shù)字功放采用數(shù)字信號(hào)放大,使輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位完全一致,相移為零,因此聲像定位準(zhǔn)確。
6. 升級(jí)換代
數(shù)字功放通過簡(jiǎn)單地更換開關(guān)放大模塊即可獲得大功率。大功率開關(guān)放大模塊成本較低,在專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊。
7. 生產(chǎn)調(diào)試
模擬功放存在著各級(jí)工作點(diǎn)的調(diào)試問題,不利于大批量生產(chǎn)。而數(shù)字功放大部分為數(shù)字電路,一般不需調(diào)試即可正常工作,特別適合于大規(guī)模生產(chǎn)。
三、數(shù)字功放和“數(shù)字化”功放、“數(shù)碼”功放的區(qū)別
所謂的“數(shù)字化”功放只是在前置級(jí)上采用數(shù)字信號(hào)處理的方式,在模擬音頻信號(hào)或數(shù)字音頻信號(hào)輸入后,采用現(xiàn)有的數(shù)字音頻處理集成電路,實(shí)現(xiàn)一些比如聲場(chǎng)處理、數(shù)字延時(shí)、混響等功能,最后再通過模擬功率放大模塊進(jìn)行音頻放大。其典型電路框圖如圖2所示。由圖2可知,其各模塊的接口都是采用模擬方式。而數(shù)字聲場(chǎng)處理模塊的大致原理框圖如圖3所示。
雖然目前各集成電路廠家都推出了數(shù)字聲場(chǎng)處理、數(shù)字卡拉OK和數(shù)字杜比解碼集成電路。但是由于目前功放大都只能接收模擬音頻信號(hào),所以各集成電路的接口也大多是模擬的,這就需要反復(fù)地進(jìn)行模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換,由此會(huì)引入量化噪聲,使音質(zhì)惡化。
全數(shù)字功放除了針對(duì)揚(yáng)聲器的接口以外(這是因?yàn)槟壳皳P(yáng)聲器都只能接受模擬音頻信號(hào)),音頻信號(hào)在功放內(nèi)部都是以數(shù)字信號(hào)的方式進(jìn)行處理(包括功率放大);對(duì)于模擬音頻信號(hào),必須轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)后才能進(jìn)行處理。
在已經(jīng)具備數(shù)字音頻的時(shí)代推出數(shù)字功放,將可能對(duì)音響技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。
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文章來源:音響網(wǎng)