數(shù)字功放的優(yōu)勢以及原理

一、什么是數(shù)字功放？

CLASS-D， 即數(shù)字功放也叫D類功放。數(shù)字功放的核心特征：

①音樂信號不能直接放大，需要先轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號；

②放大器工作在開關(guān)狀態(tài)，功率管是場效應(yīng)管；

③功放輸出端有線圈、電容組成的低通濾波器。

數(shù)字功放相對于模擬功放的主要優(yōu)勢是：效率高。

高效率帶來的好處：

①功放可以做得很小、很輕；

② 功率可以做很大；

③ 省電，節(jié)能環(huán)保。

二、功放的基本原理

如下為基本框圖

①誤差校正：用于消除功放產(chǎn)生的失真。方法是，將功放輸出的信號采樣與輸入信號比較，用負反饋方式消除功放產(chǎn)生的失真。

②脈沖調(diào)制：將音樂信號變換為開關(guān)控制信號，用以控制開關(guān)橋。

③開關(guān)橋：是數(shù)字功放的功率放大部分。功率管采用場效應(yīng)管，工作在開關(guān)狀態(tài)，因此可以獲得90%以上的效率。

④低通濾波器：將功率脈沖信號轉(zhuǎn)換為音樂信號。開關(guān)橋輸出的是大功率的脈沖信號，不能直接送喇叭。

⑤開關(guān)模式電源：給功放各部分電路供電。相較于模擬功放的環(huán)牛電源，開關(guān)電源的優(yōu)勢主要是：重量輕，能穩(wěn)壓。

三、數(shù)字功放的優(yōu)勢

數(shù)字功放的核心優(yōu)勢是高效率，綜合使用效率能達到80%以上，遠高于其它功放。高效率帶來的好處：

①功放發(fā)熱小，器件工作溫度低，壽命和可靠性都會明顯提高；

②體積和重量都遠小于模擬功放；

③體積、重量的大幅度降低，可以節(jié)約運輸、安裝成本，降低搬運、安裝難度；

④節(jié)約電能，降低運營費用。

四、主要功能及指標(biāo)解釋

①效率

舉例：

AB類功放典型效率25%，如果需要得到1kW的音頻輸出功率，需要輸入的交流電

功率為：1000÷0.25=4000kW，

發(fā)熱量為4000-1000=3000kW；

D類功放的典型效率80%，同樣輸出1kW的音頻功率，需要輸入的交流

電功率為：1000÷0.8=1250kW，

發(fā)熱量為1250-1000=125W。

從這個對比，很容易明白高效率的意義。

②有源PFC（有源功率因素校正）

A、使功放成為電網(wǎng)的純阻性負載。最大限度的利用電能，減小對電網(wǎng)的污染。

B、使得功放能適應(yīng)很寬的交流電網(wǎng)電壓波動。比如交流電壓從90~260伏變化，功放都能以額定輸出功率正常工作。

C、在全球任何地方實現(xiàn)即插即用。

③接地

由于數(shù)字功放基本上都會采用開關(guān)電源。為了能通過EMC測試，在開關(guān)電源的入口，線、火線與地線間都會接安規(guī)電容，因此會有微弱電流泄漏到地上，如果功放不接地，在接觸功放機殼時可能會有觸電的感覺。因此，功放必須接地。

④功率

功率是指功放輸出音樂能量的大小，功率越大驅(qū)動音箱的能力越強。數(shù)字功放不僅大幅度提高了8Ω/4Ω負載下的輸出功率，而且大大增強了2Ω低負載下帶載能力的穩(wěn)定性。

⑤信噪比

信噪比是功放最大額定輸出功率與零輸入信號時功放輸出噪聲功率之比值。信噪比主要體現(xiàn)了對功放弱信號的解析能力，以及背景噪音的干凈程度。

105dB以上的信噪比，應(yīng)該是一個不錯的指標(biāo)。

⑥失真度

失真度是指功放對音樂信號產(chǎn)生畸變的程度。失真度應(yīng)盡量小，失真度越小表明功放對聲音保真度越高，通常認為0.1%以下的失真是很難被發(fā)覺的。

⑦頻響

頻響用于表示在規(guī)定頻率范圍內(nèi)，功放對不同頻率信號放大倍數(shù)的一致性。理想功放對所有頻率信號具有相同的放大倍數(shù)，頻響曲線是一條水平直線。如果頻響不平坦，會出現(xiàn)聲染色。

⑧阻尼系數(shù)

阻尼系數(shù)是負載阻抗與功放內(nèi)阻的比值。表征了功放對喇叭的控制能力。通常功放內(nèi)阻都足夠小，一般認為認為阻尼系數(shù)大于200就足夠好了。在實際工程上，喇叭與功放間的連線，是導(dǎo)致功放對喇叭控制能力變差的主要原因。

原文標(biāo)題：數(shù)字功放工作原理及參數(shù)指標(biāo)

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