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数字功放的电路原理是什么?

发布时间:11-30 发布人:音频应用

其实D类功放只是采用了类似于开关电源脉宽调制的放大原理。如果是专业级的数字功放,更多指的是具有DSP(是英文单词的缩写;以数字形式对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调等快速算法的一种技术学科)功能功放,DSP功放是指采用DSP芯片,通过数字信号处理算法优化和管理音频参数的功放。它是一种将双声道立体声信号变成多声道环绕声信号的技术。

数字功放的电路原理是什么?

什么叫做数字功放

它的电路原理是什么?
    答:数字功放是数字时代的产物。数字功放它数字0与1信号转换过程,简单理解为它属于D类功放范畴。

其实D类功放只是采用了类似于开关电源脉宽调制的放大原理。如果是专业级的数字功放,更多指的是具有DSP(是英文单词的缩写;以数字形式对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调等快速算法的一种技术学科)功能功放,DSP功放是指采用DSP芯片,通过数字信号处理算法优化和管理音频参数的功放。它是一种将双声道立体声信号变成多声道环绕声信号的技术。

D类功放是放大元件处于开关工作状态的一种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态,不耗电。工作时常输入信号让晶体管进入饱和状态,晶体管相当于一个接通的开关,把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电,实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。这种耗电只与管子的特性有关 而与信号输出的大小无关,所以特别有利于超大功率的场合。在理想情况下,D类功放的效率为100%,B类功放的效率为78.5%,一个类功放的效率才50%或25%(按负载方式而定),通俗的说D类功放额定输出的功率足而AB类功率额定输出只有70%左右。D类功放在乎的是功率而AB类功放在乎的只不过是普质,而低音炮必须在乎的是功率上的足够输出。



数字功放的基本工作原理



▲ 数字功放原理框图

数字功放一般由脉冲发生器、PWM电路、开关放大器及解调器等几部分组成。脉冲发生器产生一个占空比为50%的方波信号,音频信号从Vin端输入,对脉冲发生器输出的方波信号进行脉冲宽度调制,这样即可得到脉宽与输入音频信号幅度成正比的调宽脉冲信号。此信号经开关放大器放大(功率管工作于开关状态)后,再经低通滤波器解调即可驱动扬声器工作,这就是数字功放的基本工作原理。实际中的数字功放电路比这个还要复杂一些,不过现在市场上有很多物美价廉的数字功放IC,想制作数字功放一般没必要再采用复杂的三极管分立元件来制作,直接根据电源电压及输出功率选用相应的数字功放IC即可。下面我们介绍一款物美价廉的立体声数字功放电路,在5V电压下,输出功率即可达到2x3W。



A/D转换与PWM调制。要想实现模拟音频信号的放大,首先就需要进行A/D转换,将模拟音频信号经过PWM调至后,转换成脉冲密度与输入信号呈比例关系的数字信号,信号电压瞬时值越高,脉冲密度越大,电压越低,密度越小,这样就将模拟音频信号调制在了数字脉冲密度中,以供后级的开关管放大。
      贰

功率放大。将模拟音频信号转换成PWM脉冲串后,再作为放大器的输入信号控制大功率开关管进行功率放大,由于脉冲信号只有高电平和低电平,所以开关管只工作在饱和和导通状态,自身损耗很小,放大效率很高,输出电压取决于电源电压,电源电压越高,输出电压越大,这样我们就得到了放大版的脉冲波形。



滤波器输出。经由前级开关管将脉冲波形放大之后,由于PWM脉冲频率比音频信号带宽大的多,不能直接用来驱动扬声器,所以还需要一个带宽为20~20Khz的低通滤波器将音频解调出来,还原原始音频信号,驱动扬声器发声。

什么是数字时代?
     简单的讲数字时代就是电子信息时代的代名词,因为电子信息的所有机器语言都是用数字代表的,所以人们将其美称为数字时代,所有的一切都建立在电子信息的基础上,信息传输高速便捷,但是人们对电能的依赖也会越来越大,而且各种电磁辐射接踵而至,纵横交错于生活的每片角落,所以说有好处也有坏处。那么对于音响而言,数字时代的产物就是诞生了影院的硬盘高清播放机和Hi-F音响的数字播放机、流媒体播放机。
     对于影院的硬盘高清播放机,目前已经进入很多家庭,特别是采用4 k投影机的用户更多的是愿意选择4 k超高清硬盘播放机,因为如此既能存放更多的4 k电影和高清电影,同时在性价比上也比4 k蓝光播放机更具优势。高保真音响中的数字播放机和流媒体播放机则让很多喜欢听音乐的朋友(特别是年轻一代)无需为了CD或LP而占用更多的家庭空间来存放这些软件,但对于他们来说现在既能在声音上满足他们,又能在价格上满足他们的数字播放机或流媒体播放机却是难找。

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