什么是数字功放?

随着数字时代的推进,功放行业也已经步入了数字功放时代。那么,什么是数字功放呢?数字功放原理又是什么呢?它又有哪些优点呢?



数字功放是什么

数字功放就是功率放大级完全处于开关状态的放大器,它放大的是0与1的数字信号,而我们熟悉的模拟功放,它放大的是在时间轴上连续变化的电压或电流信号,其信号的幅度与声音的强弱成正比例关系。与数字功放相比,模拟功放显得直观且易理解。


数字功放原理是什么

数字功放主要由信号调制、功率放大、输出滤波三部分组成。

首先,信号调制信号部分负责把输入的模拟音频信号转换为可驱动场效应功率管的脉宽调制信号。此时,把原来模拟音频信号的幅度信息包含在脉宽调整信号宽度中。

其次,功率放大部分负责把脉宽信号放大。因为脉宽信号只有高电平和低电平两种状态,所以这样的信号来控制场效应MOSFET通与断就能实现信号放大。又因为它是工作于开关状态下的,所以场效MOSFET几乎是没有损耗的,因此它拥有极高效率(百分之九十以上的效率)。

最后,输出滤波部分负责把放大后脉宽信号中的高频分量给滤除,于是得到了脉宽调制信号中携带的音频成分。

到这里,输入模拟音频信号被还原,数字功放整个功率放大过程就全部完成。


数字功放的分类 

我们熟知的音频功率放大器有甲类放大器、乙类放大器、甲乙类放大器、丁类放大器,也就是(A、B、AB、D)类放大器,如此分类是按照其工作特点来分的。


甲(A)类放大器

指电流连续的流过所有输出器件的一种放大器。此类放大器优点是比其它类型放大器的线性度好,较简单功率低。适应于小信号或低功率中的应用。


乙(B)类放大器

指导通时间为百分之五十的一种放大器。

甲乙(AB)类放大器

其是A与B类放大器的组合,结构与B类放大器类似。因为它采用一种向每个晶体管提高小偏置电流的电路,所以每个晶体管都不会被彻底的击穿了。既然说其是A与B类放大器的结果,那肯定有它们的"血统"。因此,它继承了A类放大器的功耗大,可是它的失真确低多了。它继承B类放大器的是同样采用两个晶体管配合完成任务,所以整体性好。

丁(D)类放大器

它的晶体管只做开关使用,控制流过负载电流方向,于是其输出级功耗低。既然提到其功耗,它的功耗主要来自于输出晶体管导通阻抗、开关损耗、静态电流这三方面,最后以热量形式散发掉。因此,D类放大器对散热件要求大大的降低,甚至可省略掉。所以说,这类放大器非常适用于紧凑型大功率场合的应用。


数字功放优点

数字功放由于效率高,管子的耗损小

功放的散热结构可以做得非常小巧简单,整个电路可以做得很小。在笔记本电脑、有源音箱和声卡上采用带有数字功放的声卡可直接接通普通音箱,这样使用就方便得多。


可以直接放大数字音频信号

CD和DVD碟片上输出的音频信号是数字化的,现在播放机解码后要经过数模变换,变成模拟音频后再送出。而采用数字功放后,就可把解码后的PCM数字音频信号直接进入数字信号处理电路处理成PWM码进行放大。省去了播放机中的数模变换和数字功放中的模数变换二个较贵重部分,不但音质受损少,成本也可降低。


音量调节方案会成为机种档次的分界线

利用数字功放技术生产整机时,简单方案就像传统模拟功放那样由电位器衰减模拟信号的输入幅度,实现音量衰减。这种方式数字信号的量化比特率得不到充分利用,小音量时信噪比下降,动态范围变小。而且也不能用于数字音频直接输入系统。


数字功放在上性价比和小型、节电等方面都有长处

几瓦的小功率型集成功放芯片,控制电路和功率开关器件已一体化,使用非常方便。几十瓦以上的大功率用数字功放芯片,一般只集成控制电路部分,大功率开关器件需另外集成或自行配置,以便整机设计灵活。在H F领域中,数字功放还只能算是在探索,离商品化还有一段过程。但数字功放是功率放大后起之秀这点是不容置疑的。


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