數字音l功率放大器組成和分類

數字音l功率放大器是一種將輸入模擬音l信號或PCM數字信息變換成PWM(脈沖亮度調制)或PDM(脈沖密度調制)的脈沖信號,然后用PWM或PDM的脈沖信號去控制大功率開關器件通/斷音l功率放大器。也稱為開關放大器、D類放大器，具有效率高的突出優點.數字音l功率放大器也看上去成是一個一比特的功率數模變換器.放大器由輸入信號處理電路、開關信號形成電路、大功率開關電路和低通濾波器等四部分組成.

輸入信號形成電路分PWM處理器和PDM處理兩種,將輸入信號的振幅變化變換成脈沖寬度的變化或脈沖密度的變化.

大功率開關電路分頭橋式和全橋式(BTL連接)兩種.大功率開關器件在七十年代都是使用雙極型晶體三極管.而現在幾乎都只使用N溝道MOS-FET.半橋方式時上下兩只管子的工作狀態相反輪流通斷,全橋方式時兩條對角線上的管子工作狀態相反輪流通斷.

低通濾波器的作用是將脈沖波形整形成漂亮的模擬波形,即濾除PWM或PDM信號的載波成分.常采用功率損耗小的LC型濾波器.

數字放大器中最古典的電路是在開關信號形成電路中使用電壓比較器和三角波發生器的方式.用三角波發生器產生的等幅三角試與模擬信號進行電壓比較,并變換成PWM信號.這種方式容易受元件參數不一致和參數變化的影響,通常在輸入需引入負反饋.

△∑型PDM數字放大器是夏普等公司采用的方式,也稱為△∑一比特放大器.開關信號形成電路使用一比特輸出的 △∑調制器,用它將模擬信號變換成PDM信號.通常為了改善線性,從輸出端身△∑調制器引人有負反饋.

上面兩種數字放大器的輸入信號都是模擬信號.現在聲源已以數字聲源為主,所以全數字放大器就成了數字放大器發展的必然趨勢.△∑型PWM數字放大器是全數字放大器的一種方式,該全數字放大器的開頭信號形成電路由比特變換電路和PWM變換電路組成.比特變換電路的作用是把輸入的PCM信號變換成低比特的PCM信號,然后再經PWM變換電路把低比特的PCM信號變換成PWM信號.比特品頻帶的高端和減少比特壓縮引起的信噪比惡化,使用了多比特輸出的△∑調制器.在PWM亦換電路采用了前饋補償,輸出兩路PWM信號八BTL驅動.這兩路PWM信號的相鷲相反,并呈2的補數千關系,使輸出組開關器件特性引起的變換誤差在大功率開頭電路中相互抵消.因此這種電路可以做到失真小且不改引人負反饋.

PDM信號是振幅和時間寬度相同的脈沖,只是脈沖的密度隨模擬而變.因此PDM信號在振幅和時間軸方向都是一個比特的信號.而PWM信號是振幅和出現頻率一家的脈沖,脈沖寬度隨模擬信號的振幅而變.因此,對PWM信號來詳振幅方向是一比特的信號.PDM方式為了確保相同的信噪比和動態范圍,所使用的開關頻率比PWM方式要市,開關頻率市達數MHz,例如夏普的SM-SX2000的開關頻率就高達5.6448MHz.PWM方式的開關頻率可用得較低,但主時鐘頻率較市,為開關頻率的2的N次方倍.

PDM方式的頭頻率市,所以必須使用輸入電客小的開關器件,而這類開關器件的導通電阻往往偏大.相反,PWM方式則可以選用導通電阻較小的開關器件,所以開頭電路的效率在85%左右,而又一般的PWM放大器均可獲得90%以上的高效率.

目前,TI公司、索尼公司等都已開發出了用于數字音頻放大器的專用集成電路,并用這些集成電路生產出了多種全數字放大器,有的產品是面身市端用戶而開發的產品.同時各家公司也正在界減少兵真進行著各種研究.