数字功放和模拟功放优缺点

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数字功放原理

数字功放原理

数字功放原理数字功放(Digital Power Amplifier)是一种基于数字信号处理技术的功放系统,它将模拟音频信号转换为数字信号,并在数字域内进行精确的处理和放大。

与传统模拟功放相比,数字功放具有功率效率高、体积小、重量轻、功率密度高、失真低等优势。

数字功放的工作原理主要包括两个关键环节:数字信号处理和功率放大。

在数字信号处理方面,模拟音频信号首先经过A/D转换器(模数转换器),将其转换为二进制数字信号。

然后,数字信号经过数学算法和滤波器等处理器件,进一步削弱或放大、滤波和修正等,以实现各种音频特性的调整和优化。

例如,可以调整频率响应、相位特性、失真、降噪等,以及实现均衡、混响、环绕声等音效处理。

在功率放大方面,数字信号经过数字的放大器模块(Digital Power Amplifier Module),实现对信号的放大和驱动。

数字功放采用数字信号直接驱动功放器件(如MOSFET等)的方式,通过PWM(脉宽调制)技术,将数字信号转换为相应的高速开关脉冲信号。

这些高速开关脉冲信号通过功放器件,经过放大和滤波处理后,再次转换为模拟信号,通过输出端口输出。

数字功放的核心技术包括高效的PWM技术、高速的功放器件、数字信号处理算法等。

高效的PWM技术可以实现高效的能量转换和功率放大,提高功率放大的效率和性能。

高速的功放器件能够实现更精确和快速的信号放大和响应,减少失真和噪声。

而数字信号处理算法的优化则可以实现更精确、准确和高保真度的音频处理和放大。

总结起来,数字功放通过数字信号处理和功率放大的两个主要环节,将模拟音频信号转换为数字信号,并在数字域内进行精确的处理和放大,从而实现高效、高保真度的音频放大。

该技术在音响设备、汽车音响等领域得到广泛应用,并逐渐取代传统的模拟功放。

模拟信号和数字信号的优缺点

模拟信号和数字信号的优缺点

模拟信号和数字信号的优缺点1.什么是模拟信号模拟信号是指时间上连续,数值上连续的信号;即当话筒将声音转化成信号电流时,这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样,“模仿”着声音信号的“一举一动”,这类电流传递的信号就叫做模拟信号。

2.模拟信号的优缺点模拟信号的优点是直观且容易实现,但存在两个主要缺点:(1)保密性差,模拟信号尤其是微波通信和有线明线通信,很容易被窃听。

只要收到模拟信号,就容易得到通信内容。

(2)特别是模拟信号抗干扰能力弱,电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰,噪声和信号混合后难以分开,从而使得通信质量下降。

线路越长,噪声的积累也就越多。

一般模拟信号的频率相对于数字信号来讲要低很多。

3.什么是数字信号数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号,这种信号的自变量用整数表示,因变量用有限数字中的一个数字来表示。

在计算机中,数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路,或数字系统。

由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能,所以又称数字逻辑电路。

4.数字信号的优缺点数字信号的优点:(1)加强了通信的保密性。

例如,语音信号经A/D变换后,可以先进行加密处理,再进行传输,在接收端解密后再经D/A变换还原成模拟信号。

(2)提高了抗干扰能力,尤其在中继时,数字信号可以再生而消除噪声的积累。

(3)传输差错可以控制,从而改善了传输质量。

(4)便于使用现代数字信号处理技术来对数字信息进行处理。

(5)可构建综合数字通信网,综合传递各种消息,使通信系统功能增强。

数字信号的缺点:(1)增加了系统的复杂性,它需要模数信号转换以及比较复杂的数字系统。

(2)占用频带较宽,信号频率高。

(3)系统的功率消耗比较大。

数字信号处理系统中集成了几十万甚至更多的晶体管,而模拟信号处理系统中大量使用的是电阻、电容、电感等无源器件,随着系统的复杂性增加这一矛盾会更加突出。

.d类功率放大器

.d类功率放大器

D类功率放大器一.原理D类功放也称为数字功放,与模拟功放的主要差别在于功放管的工作状态.传统模拟放大器有甲类、乙类、甲乙类和丙类等.一般的小信号放大都是甲类功放,即A类,放大器件需要偏置,放大输出的幅度不能超出偏置范围,所以,能量转换效率很低,理论效率最高才25%.乙类放大,也称B类放大不需要偏置,靠信号本身来导通放大管,理想效卒高达78 5%.但因为这样的放大,小信号时失真严重实际电路都要略加一点偏置,形成甲乙类功放,这么一来效率也就随之下降.虽然高频发射电路中还有一种丙类,即C类放大,效率可以更高,但电路复杂、音质更差,音频放大中一般都不采用.这几种模拟放大电路的共同特点是晶体管都工作在线性放大区域中,它按照输入音频信号的大小控制输出的大小,就像串在电源与输出间的一只可变电阻,控制输出,但同时自身也在消耗电能.D类功放采用脉宽调制(PWM)原理设计,其功放管工作在开关状态.在理想情况下,功放管导通时内阻为零,两端没有电压,因此没有功率损耗;而截止时,内阻无穷大,电流又为零,也没有功率损耗.它在实际的工作中的功率消耗主要由两部分构成:转换损耗和I2R损耗.转换损耗如图1-1所示:图1-1 转换损耗的产生当开关式放大器输出在接通和断开之间切换,或断开和接通之间切换时通过线性区域而消耗功率.在D类功放中开关管如果采用的是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET管),它的开关导通电阻较小一般远远小于1Ω,所以I2R损耗相对来说还是很小的.当达到最大额定功率时,D类放大器的效率在80%到90%的范围内.在典型的听音条件下,效率也可达到65%到80%左右,约为AB类放大器的两倍以上.D类放大器可分为数字D类放大器与模拟D类放大器两类,数字D类放大器一般用于数字音响领域,如CD信号的功率放大.模拟D类放大器一般可分为前置放大级、PWM调制、功率放大与低通滤波四个部分.其中PWM调制和功率放大是D类放大器的核心,PWM调制的一般方案有:(1)采用PWM调制芯片产生PWM信号,此类芯片可方便的产生PWM信号,但一般对电源有要求,不利于整机单5v供电,并且很多情况下产生的PWM型号为方波.(2)自己搭建PWM调制器,采用运放进行比较积分产生PWM信号.1.PWM调制分析(1)从能量的角度来看,在每个t 时间内,正弦波与所对应的脉宽波所包含的能量等,这样调制后得到的脉宽调制波作用在一个惯性系统(RLC )后,其效果与响应的正弦波相同.(2)从频域角度分析,三角波经过调制得到典型的正弦脉宽调制波形:这种周期信号的频谱对应离散谱,对于信号频率为0f ,载频频率为1f 的调制信号,其频谱主要分布在01,f nf ((1,)n ∈∞)谱线上.当01f f >时,调制信号通过低通滤波器后,载频衰减极大,容易分离出语音信号.2 D 类功放的交越失真理论上D 类功放在信号处理上不存在失真,因为通过PWM 技术已将音频信号的幅度变化转变成等幅脉冲的脉冲宽度变化,音频信号的所有信息都包含在脉宽变化上,即使波形有所畸变也可通过波形校正电路进行校正,以保证还原后音频信号不失真.但事实并非如此,从音频信号的脉宽调制到功率音频信号的输出,每一个环节都可能产生失真,其中危害最大的当数交越失真.(1)PWM 调制与交越失真在音频信号的脉宽调制电路中,由于语音、音乐信号波形的不规则性、不对称性,常需要将时间轴上方的波形和时间轴下方的波形分别进行脉宽调制,虽然不需要考虑AB 类功放的偏置电压,但需考虑推挽管在交替导通时必须有一定的时间间隔,否则会出现两只功率管的直通现象,所以这种电路本身也需要死区.既然存在死区,就不可避免地会产生交越失真.(2)SPWM 调制与交越失真将一个正弦信号直接与一个三角载波比较,可得到SPWM 信号,该信号通过驱动电路去驱动全桥或半桥电路,在正负半周的交界处有较为明显的空档,说明PWM 信号的有些脉冲在经开关的死区时间时丢失了.一般来说,功率管的额定功率越大,最高开关频率就越低.音频信号幅度很小时,调制后对应的脉冲很窄,功率管没有足够高的开关频率,则无法将其分辨出来.信号幅度越低,PWM 脉冲就越窄,交越失真越严重.3.原理方框图一般的脉宽调制D 类功放的原理框图如图1-2所示.图1-3为其各点工作波形示意图,其中(a )为输入信号;(b )为锯齿波与输入信号进行比较的波形;(c )为调制器输出的脉冲(脉宽波形);(d )为功率放大器放大后的脉宽脉冲;(e )为低通滤波后的放大信号.图1-2 D 类功放原理方框图图1-3 各点波形二. 具体电路根据图1-2采用模拟PWM 调制的类功放原理方框图,所设计的具体电路如下(根据第五届全国大学生电子线路设计大赛的D 题要求):1.三角波产生电路:三角波是对输入音频信号进行抽样的载波,因为音频信号频率是从20Hz 到20kHz ,为了达到较好的还原效果,三角波频率应该远大于音频.综合考虑保真度及整机复杂度,在这里三角波的频率选取150k ,利用双运放NE5532来完成三角波产生电路.前一级运放构成施密特触发器,输出为高电平为VCC 低电平为零的方波.后一级运放与C 构成积分器,当前一级产生的方波占空比为50%时,输出为上升下降时间相等的三角波.因为PWM 调制时,要求三角波与输入信号的直流电平一致,所以这里用电位器来调节其直流电平.电路图如图2-1所示. 三角波的幅值为:V V V cc out 45.022020=⨯=三角波的频率为:kHz CR R R f 1594312==图2-1 三角波产生电路2.前置放大电路:因为输入的音频信号幅度比较小,所以要先前置放大再与三角波进行比较.通过调节反馈电阻的大小就可以实现增益0到20倍可调.因为整个功率放大电路都使用5v 供电,而输入信号有正有负,所以在输入端要对信号加上2.5v 的直流偏置.电路图如图2-2所示.图2-2 前置放大电路3.PWM 调制电路:利用高精度的比较器LM311对输入信号和三角波进行比较,通过调节同相端的电位器可以调节输入信号的直流电平,必须保证输入信号与三角波的直流电平相等,才能使最终经滤波后得到的波形不失真.因为LM311的输出端是集电极开路结构,所以必须加上拉电阻.电路图如图2-3所示.图2-3 比较电路4.驱动电路:从PWM调制器出来的PWM波形的上升下降时间有点大,所以要通过非门来整形.如果直接将非门输出的信号接到场效应管的栅极,电压会被拉低,所以要加三极管来驱动.通过非门并联的方式来增加电流来驱动三极管的基极,三极管的射极输出再来驱动场效应管.电路图如图2-4所示.图2-4 驱动电路5.H桥开关功放及低通滤波器:四个场效应管驱动一大电流进入低阻抗感性负载,场效应管轮流成对导通,当一对导通时另一对就截止;为了避免两对场效应管同时处于导通或截止状态,电路应该保证一对场效应管导通和另一对场效应管截止不会重叠,这就要求从前面的驱动电路出来的信号上升下降时间很短.受调制的方波总是使功率开关管尽可能快的改变状态,缩短了场效应管工作在线性工作区的时间,使效率大大提高.滤波器的作用是滤除载波,使输入的音频信号完全通过.所以设计滤波器要使20到20kHz的通频带尽可能平坦,150k的载波要衰减尽可能大.在这里使用的是四阶巴特洛斯滤波器,它具有高频衰减快的优点,通过PSPICE软件模拟后,最后确定C1=1uF,C2=0.68uF,L1=22uH,L2=47uH.电路图如图2-5所示.图2-5 H桥互补对称输出、低通滤波电路6.信号变换电路:电路要求将双端转换为单端输出,在这里用运放OP07可以满足20k的带宽要求.在这里取R1=R2=R3=R4=22k,使增益为1.电路图如图2-6所示.图2-6 信号变换电路三.总结近年来,由于便携式音频设备、计算机多媒体设备以及汽车音响的迅速发展,对功率放大器的效率和体积提出了非常高的要求.D类放大器由于工作在开关状态,效率可高出线性放大器2~3倍,因此能极大地降低能源损耗,减小放大器体积,在体积、效率和功耗要求较高的场合具有很大的优势.并且随着器件工艺水平的提高,D类放大器在成本上也已经可以接受.。

数字功放与模拟功放的区别

数字功放与模拟功放的区别

数字功放与模拟功放的区别嘉兆科技一、数字功放与D类功放的区别常见D类功放(PWM功放)的工作原理:PWM功放只能接受模拟音频信号,用内部三角波发生器产生的三角波和它进行比较,其结果就是一个脉宽调制信号(PWM),然后将PWM信号放大并还原成模拟音频信号。

因此,PWM功放是用脉冲宽度对模拟音频幅度进行模拟的,其信息的传递过程是模拟的、非量化的、非代码性的。

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样频率,在性能指标上尚达不到Hi-Fi级的水平。

而数字功放采用一些宽度固定的脉冲来数字地量化、编码模拟音频信号,使音频信号的还原更为真实。

二、数字功放和模拟功放的区别数字功放由于工作方式与传统模拟功放完全不同,因此克服了模拟功放固有的一些缺点,并且具备了一些独有的特点。

1. 过载能力与功率储备数字功放电路的过载能力远远高于模拟功放。

模拟功放电路分为A类、B类或AB类功率放大电路,正常工作时功放管工作在线性区;当过载后,功放管工作在饱和区,出现谐波失真,失真程度呈指数级增加,音质迅速变坏。

而数字功放在功率放大时一直处于饱和区和截止区,只要功放管不损坏,失真度不会迅速增加。

2. 交越失真和失配失真模拟B类功放在过零失真,这是由于晶体管在小电流时的非线性特性而引起的在输出波形正负交叉处的失真(小信号时晶体管会工作在截止区,无电流通过,导致输出严重失真)。

而数字功放只工作在开关状态,不会产生交越失真。

模拟功放存在推挽对管特性不一致而造成输出波形上下不对称的失配失真,因此在设计推挽放大电路时,对功放管的要求非常严格。

而数字功放对开关管的配对无特殊要求,基本上不需要严格的挑选即可使用。

3. 功放和扬声器的匹配由于模拟功放中的功放管内阻较大,所以在匹配不同阻值的扬声器时,模拟功放电路的工作状态会受到负载(扬声器)大小的影响。

而数字功放内阻不超过0.2Ω(开关管的内阻加滤波器内阻),相对于负载(扬声器)的阻值(4~8Ω)完全可以忽略不计,因此不存在与扬声器的匹配问题。

数字功放与模拟功放的区别

数字功放与模拟功放的区别

数字功放与模拟功放的区别嘉兆科技一、数字功放与D类功放的区别常见D类功放(PWM功放)的工作原理:PWM功放只能接受模拟音频信号,用内部三角波发生器产生的三角波和它进行比较,其结果就是一个脉宽调制信号(PWM),然后将PWM信号放大并还原成模拟音频信号。

因此,PWM功放是用脉冲宽度对模拟音频幅度进行模拟的,其信息的传递过程是模拟的、非量化的、非代码性的。

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样频率,在性能指标上尚达不到Hi-Fi级的水平。

而数字功放采用一些宽度固定的脉冲来数字地量化、编码模拟音频信号,使音频信号的还原更为真实。

二、数字功放和模拟功放的区别数字功放由于工作方式与传统模拟功放完全不同,因此克服了模拟功放固有的一些缺点,并且具备了一些独有的特点。

1. 过载能力与功率储备数字功放电路的过载能力远远高于模拟功放。

模拟功放电路分为A类、B类或AB类功率放大电路,正常工作时功放管工作在线性区;当过载后,功放管工作在饱和区,出现谐波失真,失真程度呈指数级增加,音质迅速变坏。

而数字功放在功率放大时一直处于饱和区和截止区,只要功放管不损坏,失真度不会迅速增加。

2. 交越失真和失配失真模拟B类功放在过零失真,这是由于晶体管在小电流时的非线性特性而引起的在输出波形正负交叉处的失真(小信号时晶体管会工作在截止区,无电流通过,导致输出严重失真)。

而数字功放只工作在开关状态,不会产生交越失真。

模拟功放存在推挽对管特性不一致而造成输出波形上下不对称的失配失真,因此在设计推挽放大电路时,对功放管的要求非常严格。

而数字功放对开关管的配对无特殊要求,基本上不需要严格的挑选即可使用。

3. 功放和扬声器的匹配由于模拟功放中的功放管内阻较大,所以在匹配不同阻值的扬声器时,模拟功放电路的工作状态会受到负载(扬声器)大小的影响。

而数字功放内阻不超过0.2Ω(开关管的内阻加滤波器内阻),相对于负载(扬声器)的阻值(4~8Ω)完全可以忽略不计,因此不存在与扬声器的匹配问题。

数字增益和模拟增益的区别?

数字增益和模拟增益的区别?

数字增益(Digital Gain)和模拟增益(Analog Gain)是在音频处理中常用的两种信号增益方式,它们有以下区别:
1. 实施方式:
- 数字增益:数字增益是在数字领域对音频信号进行增益操作,通常是通过增大或减小音频采样值来实现。

数字增益可以在数字信号处理器(DSP)或计算机软件中进行实施。

- 模拟增益:模拟增益是在模拟领域对音频信号进行增益操作,通常是通过调整电压、电流或功率来改变模拟信号的幅度。

2. 精度和灵活性:
- 数字增益:由于数字信号的精确性和精度较高,数字增益可以实现非常精确的增益控制。

数字增益通常具有更大的增益范围,并且可以实现微小的增益微调。

此外,数字增益还可以通过软件界面进行动态调节,实现实时和精细的控制。

- 模拟增益:模拟增益的精度受到模拟电路、器件和环境噪声等因素的影响,其控制和调节相对较为有限。

模拟增益的调整通常需要通过旋钮、电位器或开关等物理控件进行,灵活性较低。

3. 延迟:
- 数字增益:数字信号处理通常需要一定的处理时间,因此数字增益可能引入一定的延迟。

特别是在多通道数字处理中,由于信号的采样、处理和转换需要时间,可能导致通道之间的时间差,产生相位延迟或失调。

- 模拟增益:模拟增益通常不会引入明显的延迟,因为模拟信号的处理是即时的,不需要额外的处理和转换时间。

需要根据具体的应用场景和要求来选择数字增益和模拟增益。

数字增益适用于需要精确控制和实时动态调节的音频处理任务,而模拟增益适用于一些基本的音频调音和增强需求,并且可以结合模拟电路的特性产生独特的音色效果。

数字功放和模拟功放优缺点对比

数字功放和模拟功放优缺点对比

数字功放和模拟功放优缺点对比数字功放的根本电路是早已存在的D类放大器(国内称丁类放大器)。

以前,由于价钱和技术上的缘由,这种放大电路只是在实验室或高价位的测试仪器中应用。

这几年的技术开展使数字功放的元件集成到一两块芯片中,价钱也在不时降落。

理论证明,D类放大器的效率可到达100%。

但是,迄今还没有找到理想的开关元件,难免会产生一局部功率损耗,假如运用的器件不良,损耗就会更大些。

但是不论怎样,它的放大效率还是到达90%以上。

由于功耗和体积的优势,数字功放首先在能源有限的汽车声响和请求较高的重低音有源音箱中得到应用。

随着DVD家庭影院、迷你声响系统、机顶盒、个人电脑、LCD电视、平板显现器和挪动电话等消费类产品一日千里的开展,特别是SACD、DVDAudio等一些高采样频率的新音源规格的呈现,以及声响系统从平面声到多声道环绕系统的进化,都加速了数字功放的开展。

近年来,数字功放的价钱呈不时降落的趋向,有关这方面的专利也层出不穷。

一、D类输出功率和耗费功率与AB类功率放大器耗费比例采用低频音频信号调制一个固定高频频率的脉宽的一种放大器被人们称为D类放大器又有人称为数字音频放大器,他最大的特性是效率特别高(理论上能够到达100%,实践在85%以上),采用十分小的电子器件就能够制造出很大功率的音频放大器。

小功率,即1W-3W的功率放大器而言,在相同播放内容的情况下,AB类功率放大器与D类功率放大器的功率效率各约为AB=15%及D=75%。

在播放1W音乐的情况下,AB类功率放大器需求耗费6.7W的功率,但D 类功率放大器在同样的播放条件下只耗费1.33W。

因而,运用D类功率放大器可延长电池的运用时间达5倍(6.7W/1.33W)。

低功率的运用除了手机,DVD、MP3及PMP之外还有一些盛行产品如iPod、手机、及数字相框。

那么中功率的状况下,即10W-30W的功率放大器而言在相同播放内容以语音为主的情况下,AB类功率放大器与D类功率放大器的功率效率分别为AB=25%及D=80%。

纯后级数字功放-概述说明以及解释

纯后级数字功放-概述说明以及解释

纯后级数字功放-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在本文中,我们将讨论的主题是纯后级数字功放。

数字功放是一种使用数字信号处理技术的音频放大器,它将音频信号转换为数字形式进行处理和放大。

与传统的模拟功放相比,数字功放具有更高的效率、更低的失真和更强大的功能。

纯后级数字功放是指在音频信号经过模拟到数字的转换之后,所有的放大和处理都是以数字形式进行的。

这种设计使得纯后级数字功放具有更高的精度和更低的噪音水平。

同时,由于数字信号可以进行精确的控制和调节,纯后级数字功放还具有更大的灵活性和功能性。

纯后级数字功放的应用范围非常广泛。

它可以用于家庭音响系统、专业音频设备以及汽车音响等各种场合。

无论是在家庭环境中欣赏音乐,还是在专业演出中使用音响设备,纯后级数字功放都能够提供高品质的音频放大效果。

然而,纯后级数字功放也面临着一些挑战和争议。

一些传统音频发烧友认为,纯后级数字功放无法完全复制模拟音频放大的温暖和丰富的音色。

此外,由于数字信号处理的复杂性,纯后级数字功放的价格往往较高,不是所有消费者都能够承受。

在接下来的文章中,我们将详细讨论纯后级数字功放的工作原理、优势、不足以及如何选择一款适合自己需求的纯后级数字功放。

通过全面了解和比较,希望读者们可以更好地理解纯后级数字功放的特点和适用场景,从而做出明智的购买和使用决策。

注:以上内容仅为展示如何撰写概述部分,具体内容可根据实际情况进行调整和扩展。

1.2 文章结构文章结构是指文章的组织框架和布局,它对于读者来说至关重要,因为一个良好的结构可以使文章更易于阅读和理解。

本文将介绍纯后级数字功放的文章结构,以帮助读者更好地理解文章内容。

首先,在文章开始时,我们会进行一个引言部分,旨在向读者介绍本文的主题和内容。

在引言的最后,我们会明确本文的目的,告诉读者我们希望通过这篇文章传达什么信息。

接下来是正文部分,这是文章的主体部分,包含了详细的内容和要点。

在本文中,我们将着重讨论纯后级数字功放的特点、原理和优势等方面的内容。

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数字功放和模拟功放优缺点
数字功放取代模拟功放是趋势,数字功放有模拟功放无法比拟的优点,从理论上讲,如果能找到一个理想的开关元件,数字功放的效率可以做到100%。

然而,迄今为止没有一家公司有这种理想开关元件。

难免产生一小部分损耗。

会因MOS的RDS不同而损耗会不一样。

但是不管怎样,它的效率可以达到90%以上,这是模拟功放无法达到的。

一、数字功放和模拟功放的效率
把音频信号调制一个较高的固定频率上,再解调音频信号的过程,这就是数字功放的基本原理。

它的最大优点就是效率高,这样可以用很小功率的电子器件就可以制做出很大的功率。

小功率,1W-3W的功放而言,在同样的测试条件下,AB类功放与D类功放的效率各为AB=15% D=75%。

在输出1W的情况下,AB 类要消耗6.7W功率。

但D类只消耗1.33W功耗。

在输出10W的功放,AB类功放要消耗40W功率。

而D类只消耗12.5W。

而且D类功放所产生的2.5W热可由PCB设计时散热,省掉了散热器。

在大功率输出的情况下100W-500W的D类功放可以使用很小的散热器。

D类功放在大功率功放中的优势更为明显。

二、D类功放的成本
D类功放还体现在成本方面的优势。

高效率可以大大节省电源成本。

不管是线性电源还是开关电源都是以功率来计算单价的。

如2X15W的功率来计算,D类放大器的总功率约为30/80%=37.5W. 模拟功放的功率为30W/45%=66.7W。

数字功放电源的价格成本省近1半。

D类功放主要器件成本也很低。

如100W功放来计算,用IR的方案,IRS2092不到7元钱,MOS管也不到7元。

这2个主要器件加起来不超过20元。


模拟功放的大散热器就超出这个价格。

D类保护电路更全,D类功放内部一般设有保护触发电路,可以省掉继电器,省掉机械触点,节省成本,减少故障点。

同时因数字功放发热少,在大功率功放中可以省掉机箱后面的风扇。

三、过载能力与功率储备
数字功放的过载能力远高于模拟功放,模拟功放三极管工作在线性区,当过载后,三极管会饱和,出现谐波失真。

而数字功放MOS管是工作在饱和区,截止区,因些不会引起失真。

MOS管是电压器件,瞬态响应好。

四、交越失真和失配失真
模拟功放有过零失真,这是由于三极管在小电流时的非线性特性而引起的在输出波形正负交接处的失真(小信号时三极管会在截止区,无电流通过,导致输出严重失真)而D类功放,MOS工作在开关状态,不会产生交越失真。

模拟功放存在推挽管特性不一致而造成输出波形不一样引起失真。

在制做大功率功放时往往要配对,这增加了生产的难度。

而数字功放对2个MOS的特性一致性要求不严。

五、功放和喇叭的匹配
由于模拟功放中的功放管内阻较大,所以在匹配不同阻值的喇叭时,模拟功放的工作状态会因负载阻抗不同而受到很大影响。

而数字功MOS管RDS内阻很小,几毫欧,几十毫欧,最大在200毫欧以下。

相对负载喇叭阻抗(4R,8R,16R)完全可以忽略不计。

因些不存在阻抗匹配问题。

六、数字功放有很好的开关机降噪电路。

数字功放内部PWM信号,电压控制更方便,可以很简单的做到开,关机降噪电路。

关闭、延时开启PWM,小信号电压控制。

而模拟功放要做到
这些功能必需增加很多附属电路,调试麻烦。

七、可靠性
模拟功放在大功率电路中一般首选OCL电路。

因三极管的离散性会产生中点电压偏移的情况,这会使用上管或下管导通时间过长,或过短。

其中过长的三极管会因热量增大而损坏。

这就要求电路中有电路防止0点漂移。

这会因电路复杂,器件太多。

功率管工作温度高。

最后导致故障。

而数字电路简单,热量少。

一致性好。

可以稳定可靠地长期工作。

八、生产调试
大功率模拟功放存在各级测试点,三极管一致性不好等原因造成生产调试麻烦,而数字功放一致性很好,生产调试简单。

八、数字功放的问题
数字功放要求电压比较稳定,传统的线性电源会因市电电压不稳压而影响工作。

音频开关电源是D类功放的首选。

选用音频开关电源可以缩小功放体积,提高功放的整体效率,(相同功率下,模拟功放4U机箱,数字功放可以做到1U)会大幅底地降低成本。

但大功率音频开关电源可靠性需要更进一步证实。

附:大功率D类电路(50W)以上的首选IR器件。

小功率D(50W以下)类功放选TI器件
参考文献:《神州音响》2012年4月刊
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