數字放大器的種類及其應用

 
 

　　數字放大器（又稱丁類放大器）是一種利用開關技術放大音頻信號的音頻功率放大器。這種放大器在二十世紀七十年代就已問世，但由于音質方面的原因，在當時并未形成氣候。時隔二十多年后，隨著電子技術和元器件制造工藝的進步，人們對環境保護意識的增強，數字放大器重新崛起。由于數字放大器的功率放大級工作于開關狀態，放大器具有小型、輕量、能源利用效率高、輸出功率大、發熱量小等諸多優點，已成為音頻功率放大器的主要發展趨勢。為了迎合這一發展趨勢世界上很多半導體生產廠家都開發出了專門用于數字放大器的不同用途的專用集成電路。其中包括只含丁類輸出級的集成電路、模擬信號輸入的PWM處理器（驅動集成電路）、數字信號輸入的PWM處理器（驅動集成電路）以及將驅動電路和輸出級全部集成于一塊芯片的單片全集成電路，以滿足構成各種不同用途的數字放大器時的需要。應用時應根據其用途選擇不同的集成電路。 

（1）制作耳機放大器 

　　考慮到耳機所需的功率不大，所以電源電壓不必用得過高，只需小于5V就可以了。為了減小放大器的體積，應選擇全部電路都集成于一塊芯片的單片全集成電路。例如選用新日本無線公司生產的NJU8721、NJU8725，TI公司的TPA2000D4等。 

（2）制作驅動小型揚聲器的功率放大器 
　 
　　這種場合可選用輸出功率在1W～10W的單片全集成電路。這類集成電路有雅瑪哈公司的YDA131-E，Tripath公司的TA2021、TI公司的TPA2000D2，ST微電子公司的TDA7480等。在這些放大器集成電路中，有的集成電路即使用4節5號電池給放大器供電，也能讓揚聲器在24小時內輸出足夠的音量。

（3）制作數字信號輸入型的數字放大器 

　　在此場合可將數字輸入的PWM處理器和丁類輸出級集成電路組合起來。也可以采用數字輸入PWM處理器與柵極驅動器組合再加上大功率MOS-FET的組合方案。但是對后一種方案來說，必需使用理想的穩壓電源。

　　由于PWM信號的詠沖寬度的分辨力是有一定限度的，會隨之發生量化噪聲，所以必須使用三階以上的高階 型噪聲整形等降低音頻帶域聲的技術。 

（4）制作模擬信號輸入型的數字放大器

　　此時應選用模擬輸入PWM處理器，先將模擬信號變換成PWM的數字信號。然后再經丁類輸出級或者柵極驅動器加上MOS-FET放大后輸出。 

　　由于通常都接有負反饋，對電源的要求不必太高。采用電源變壓器的電容輸入型整流電路的電源就足夠了。 

（5）輸出功率大于100W 

　　在此場合，丁類輸出級集成電路已無法滿足大功率輸出的要求，得使用柵極驅動集中電路和MOS-FET的組合方式。此時選擇MOS-FET非常關鍵。應盡量選用該柵極驅動集成電路數據表中所推薦使用的MOS-FET。最近，日本三洋電機開發出了專門用于功率級的混合集成電路STK210-030 。  
混頻器相關文章:混頻器原理
數字濾波器相關文章:數字濾波器原理