資源描述:
《數(shù)字功放原理》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、數(shù)字功放原理數(shù)字功放也稱D類功放,與模擬功放的主要差別在于功放管的工作狀態(tài)。傳統(tǒng)模擬放大器有甲類、乙類和甲乙類、丙類等。一般的小信號(hào)放大都是甲類功放,即A類,放大器件需要偏置,放大輸出的幅度不能超出偏置范圍,所以,能量轉(zhuǎn)換效率很低,理論效率最高才25%。乙類放大,也稱B類放大不需要偏置,靠信號(hào)本身來導(dǎo)通放大管,理想效率高達(dá)78.5%。但因?yàn)檫@樣的放大,小信號(hào)時(shí)失真嚴(yán)重,實(shí)際電路都要略加一點(diǎn)偏置,形成甲乙類功放,這么一來效率也就隨之下降,雖然高頻發(fā)射電路中還有一種丙類,即C類放大,效率可以更高,但電路復(fù)雜、音質(zhì)差,音頻放大中一般都不用,這幾種模擬放大電
2、路的共同的特點(diǎn)是晶體管都有工作在線性放大區(qū)域中,它按照輸入音頻信號(hào)大小控制輸出的大小,就像串在電源與輸出間的一只可變電阻,控制輸出,但同時(shí)自身也在消耗電能。數(shù)字功放的功放管工作在開關(guān)狀態(tài),理論狀態(tài)晶體管導(dǎo)通時(shí)內(nèi)阻為零,兩端沒有電壓,當(dāng)然沒有功率消耗;而截止時(shí),內(nèi)阻無窮大,電流又為零,也不消耗。所以作為控制元件的晶體管本身不消耗功率,電源的利用率就特別高。圖1是數(shù)字D類功放的工作原理框圖。D類功放處理的是經(jīng)脈寬調(diào)制(PWM)的音頻數(shù)字信號(hào),聲音信息埋藏在脈沖的占空比或脈沖密度中。圖示是音頻信號(hào)的一種PWM調(diào)制方法,最為直觀;較多采用的是以脈沖密度來表示
3、信號(hào)大小的,脈沖密度大的地方,表示電壓高;稀的地方,電壓就低。雙向信號(hào)可用其它方式調(diào)制,如占空比50%,即脈沖寬度與間隔寬度1:1,表示信號(hào)幅值為零;占空比大于50%,幅度為正,這時(shí)數(shù)值越大,正幅度越高;占空比小于50%,幅度為負(fù),越小越負(fù)。因?yàn)檫@種信號(hào)并不需要與外接設(shè)備直接相連,也就不需要格式完全統(tǒng)一,各廠可按自行研發(fā)的最佳方案調(diào)制。音頻PWM編碼可以從兩種途徑獲得,一是對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換直接生成PWM數(shù)字音頻。二是對(duì)其它編碼的數(shù)字音頻,如CD的PCM編碼,通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)變換成PWM碼。獲得后用此信號(hào)去控制大電流的開關(guān)型功率MOSFE
4、T由功率管輸出一個(gè)大能量的PWM碼。輸出電壓的大小由電源電壓高低決定,輸出的電流由負(fù)載揚(yáng)聲器的阻抗和電路形式?jīng)Q定。功率管工作在開關(guān)狀態(tài),只要開關(guān)特性好,線性要求幾乎沒有,制造成本比音響對(duì)管低,工業(yè)控制上這類MOSFET已用得很普遍,取材方便。由于開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的飽和壓降和截止時(shí)的漏電流也會(huì)損失一些電能,但總效率仍有百分之九十幾,為各類放大電路效率之冠。開關(guān)晶體輸出的是脈寬調(diào)制波形,要成為可聽的模擬音頻信號(hào),還需經(jīng)過一路帶寬為20KHz的低通濾波器,濾去脈沖波形中的高頻成分,見圖3,一般說來功放的輸出電壓對(duì)選取電容的耐壓不成問題,只是電感最大允許電流要設(shè)
5、計(jì)正確。???數(shù)字功放由于效率高,管子的耗損小,功放的散熱結(jié)構(gòu)可以做得非常小巧簡(jiǎn)單,整個(gè)電路可以做得很小。所以,首先在筆記本電腦、有源音箱和聲卡上采用。帶有數(shù)字功放的聲卡可直接接通普通音箱,這樣使用就方便得多。隨著技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字功放也進(jìn)入音響領(lǐng)域,TACT公司2000年推出的一款數(shù)字功放TACTAudio“黃金時(shí)代”,令發(fā)燒音響界改變發(fā)結(jié)數(shù)字功放的成見,國內(nèi)成都天奧公司更早就推出了用于家庭影院的數(shù)字多聲道功放,深圳的三諾公司也在研發(fā)數(shù)字功放的有源音箱。國外多家芯片公司已推出帶各種功能的數(shù)字功放IC器件,為整機(jī)生產(chǎn)廠更新產(chǎn)品提供了便利條件。一場(chǎng)功放革
6、命正在悄然興起。從圖1可以看出數(shù)字功放的另一優(yōu)點(diǎn)是可以直接放大數(shù)字音頻信號(hào)。CD和DVD碟片上輸出的音頻信號(hào)是數(shù)字化的,現(xiàn)在播放機(jī)解碼后要經(jīng)過數(shù)模變換,變成模擬音頻后再送出。而采用數(shù)字功放后,就可把解碼后的PCM數(shù)字音頻信號(hào)直接進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理電路處理成PWM碼進(jìn)行放大。省去了播放機(jī)中的數(shù)模變換和數(shù)字功放中的模數(shù)變換二個(gè)較貴重部分,不但音質(zhì)受損少,成本也可降低。利用數(shù)字功放技術(shù)生產(chǎn)整機(jī)時(shí),音量調(diào)節(jié)方案會(huì)成為機(jī)種檔次的分界線。簡(jiǎn)單方案就像傳統(tǒng)模擬功放那樣由電位器衰減模擬信號(hào)的輸入幅度,實(shí)現(xiàn)音量衰減。這種方式數(shù)字信號(hào)的量化比特率得不到充分利用,小音量時(shí)信
7、噪比下降,動(dòng)態(tài)范圍變小。而且也不能用于數(shù)字音頻直接輸入系統(tǒng)。較好的方案是采用調(diào)節(jié)電源電壓的方式來衰減音量,以改變加到低通濾波器上的脈沖電壓幅度來改變輸出功率。這樣量化比特率仍可充分利用,由于電壓下降,量化噪聲也隨之下降,所以音量減小,但信噪比和動(dòng)態(tài)范圍仍能保持不變。由于功放電源的功率較大,改變電源電壓不能用電阻衰減或分壓方式來實(shí)現(xiàn),必須從電源整流穩(wěn)壓部分就開始。TACT公司采用的方法是在數(shù)字穩(wěn)壓電源的DC-DC逆變過程中,改變占空比來改變最終輸出電壓。這類方案目前還只能在分立元件做功率輸出部分的整機(jī)中采用,集成化數(shù)字功放IC仍用衰減模擬輸入為主來調(diào)節(jié)
8、音量。從現(xiàn)狀來看,數(shù)字功放已能商品運(yùn)用在功率一般的普通用途放大器上性價(jià)比和小型、節(jié)電等方面都有長(zhǎng)處。幾瓦的小