数字功放跟普通功放有什么不同?

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数字功放跟普通功放有什么不同?,第1张

数字功放又叫丁类功放,或叫D类功放,它是利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号的,所以具有效率高,体积小,重量轻的优点,但不适宜宽频带的放大电路,通常多用于车载功放和有源低音炮中应用。而普通功放又分甲类功放,乙类功放,甲乙类功放。附:功放的分类一、按功放管的导电方式分为四类:1、甲类功放(A类):是指在信号的整个周期内(正弦波的正负两个半周),放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止(即停止输出)的放大器。特点:工作时高热,效率低,但不存在交越失真。2、乙类功放(B类):乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器,每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。特点:效率高,会产生交越失真。3、甲乙类功放(AB类):界于甲类和乙类之间,推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。特点:有效解决了乙类放大器的交越失真问题,效率又比甲类放大器高。4、丁类功放(D类):丁类功放也称数字式放大器,利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号特点:效率高,体积小。这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器,但在有源超低音音箱中有较多的应用。二、按输出级放大元件的数量分为两类:1、单端放大器:输出级由一只放大元件(或多只元件但并联成一组)完成对信号正负两个半周的放大。单端放大机器只能采取甲类工作状态。2、推挽放大器:输出级有两个“臂”(两组放大元件),一个“臂”的电流增加时,另一个“臂”的电流则减小,二者的状态轮流转换。三、按功放管的类型不同分为三类:1、胆机:是使用电子管的功放。2、石机:是使用晶体管的功放。3、IC功放[集成电路功放]:由于音色比不上上两种功放,但随着技术的不断进步,播放音质越来越好。四、按功能不同分为三类:1、功率放大器:简称后级或纯后级功放,用于增强信号功率以驱动音箱发声的一种电子装置。不带信号源选择、音量控制等附属功能的功率放大器称为后级。2、前置放大器:简称前级。是功放之前的预放大和控制部分,用于增强信号的电压幅度,提供输入信号选择,音调调整和音量控制等功能。3、合并机:或叫合并式功放。将前置和后级安装在同一个机箱内的放大器,常见的功放机大都是合并式的。五、按用途不同分为三类:1、AV功放:是专门为家庭影院用途而设计的放大器。AV功放的功能较多,通常都带有卡拉OK功能。2、Hi-Fi功放:是为高保真地重现音乐的本来面目而设计的放大器,多为音乐发烧友们青睐。3、专业功放:一般用于会议、演出、厅、堂、场、馆等地的扩音设备。六、按输出方式不同分为两类:1、定阻式功放:常见的家用的功放都是以电流来推动扬声器的,特点是电流大、电压小。2、定压式功放:简单理解就是以电压来推动扬声器,特点,输出电压大、电流小,传输距离远,但由于使用输出变压器,故音质不十分优秀,多为公共场所、单位或学校所使用。

数字功放采用早已存在的D类放大器电路,D类放大器的电路采用场效应管H-桥式链接。电路场效应输出的脉冲波经过恢复得到原来的正弦波,驱动扬声器产生声音。

数字功放原理

数字功放的功放管工作在开关状态,理论状态晶体管导通时内阻为零,两端没有电压,当然没有功率消耗而截止时,内阻无穷大,电流又为零,也不消耗。所以作为控制元件的晶体管本身不消耗功率,电源的利用率就特别高。

图1是数字D类功放的工作原理框图。D类功放处理的是经脉宽调制(PWM)的音频数字信号,声音信息埋藏在脉冲的占空比或脉冲密度中。

图示是音频信号的一种PWM调制方法,最为直观较多采用的是以脉冲密度来表示信号大小的,脉冲密度大的地方,表示电压高;稀的地方,电压就低。双向信号可用其它方式调制,如占空比50%,即脉冲宽度与间隔宽度1:1,表示信号幅值为零;占空比大于50% ,幅度为正,这时数值越大,正幅度越高;占空比小于50%,幅度为负,越小越负。因为这种信号并不需要与外接设备直接相连,也就不需要格式完全统一,各厂可按自行研发的最佳方案调制。

音频PWM编码可以从两种途径获得,一是对模拟音频信号进行模数变换直接生成PWM数字音频.二是对其它编码的数字音频,如CD的PCM编码,通过数字信号处理技术变换成PWM码。获得后用此信号去控制大电流的开关型功率MOSFET由功率管输出一个大能量的PWM码。输出电压的大小由电源电压高低决定,输出的电流由负载扬声器的阻抗和电路形式决定。功率管工作在开关状态,只要开关特性好,线性要求几乎没有,制造成本比音响对管低,工业控制上这类金氧半场效晶体管(MOSFET)已用得很普遍,取材方便。由于开关管导通时的饱和压降和截止时的漏电流也会损失一些电能,但总效率仍有百分之九十几,为各类放大电路效率之冠。

开关晶体输出的是脉宽调制波形,要成为可听的模拟音频信号,还需经过一路带宽为20KHz的低通滤波器,滤去脉冲波形中的高频成分,见图3,一般说来功放的输出电压对选取电容的耐压不成问题,只是电感最大允许电流要设计正确。

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。随着技术的发展,数字功放也进入音响领域。

从图1可以看出数字功放的另一优点是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。

利用数字功放技术生产整机时,音量调节方案会成为机种档次的分界线。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。

功放按照工作模式的不同大概可以分为以下几类:

CLASS A 也称纯甲类功放,一般高品质(要求音质最高)音响采用.体积大,重量重. 最主要是效率低.20%左右.

CLASS B 工作时只有半周在功放,效果较高,但不能应用于声音的放大. 效率40%左右

CLASS AB 是A/B的改进型, 有接近A类的音质及B类的效率

CLASS D 也就是目前称之为数字功放的类型. 他的工作方式与前三种完全不同, 它是把音频信号通过高频调制(PWM)的方式.转换为高频(200-500KHz)动作.使后级的功率管工作于开关状态. 在输出到扬声器时,因为扬声器的感性负载.在扬声器内部可以把音频还原. 所以这类功放的最大特点就是效果高,可以到90%以上. 发热低.基本不需要散热器(大功率时也需要小散热器)