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数字功放IC与模拟功放IC的区别

2017-04-10
类别:业界动态
eye 587
文章创建人 拍明

    数字功放是一种具有失真小、噪音低、动态范围大等特点的放大器,在音质的透明度、解析力,背景的宁静、低频的震撼力度方面是传统功放不可比拟的。

数字功放的基本电路是早已存在的D类放大器(国内称丁类放大器)。以前,由于价格和技术上的原因,这种放大电路只是在实验室或高价位的测试仪器中应用。这几年的技术发展使数字功放的元件集成到一两块芯片中,价格也在不断下降。理论证明,D类放大器的效率可达到100%。然而,迄今还没有找到理想的开关元件,难免会产生一部分功率损耗,如果使用的器件不良,损耗就会更大些。但是不管怎样,它的放大效率还是达到90%以上。

特点

此外,数字功放具有失真小、噪音低、动态范围大等特点,在音质的透明度、解析力,背景的宁静、低频的震撼力度方面是传统功放不可比拟的。

原理

数字功放和DC-DC开关型逆变电路类似。输入的音频模拟信号经过PWM电路调制处理后,形成占空比同输入信号成一定比例的脉冲链,经过开关电路放大后,由低通滤波器滤除高频成分,还原出已放大的输入信号波形,由扬声器放音。图2D类放大器的典型电路,采用场效应管H-桥式连接。众所周知,从上述场效应管H-桥式电路输出的脉冲波是不便直接驱动扬声器发声的。为了重现放大的音频信号,输出波形必须恢复到原来的正弦波。前几年D类放大器的设计,大都采用低通滤波器来解决。由于音频的频带范围为20Hz20kHz,而载波频率通常是它的5倍以上,因此,滤除载波频率的过程相当简单,就是在扬声器前面接一个截止频率约为25kHz左右的低通滤波器。而在运用到重低音功放时,由于处理的是低频,低通的截止频率可以降低到5kHz左右。滤波器可根据性能要求采用ChebyshevButterworthBessel等电路。滤波器的设计要求较高,弄得不好会引起射频干扰。为降低功耗,一般采用被动元件。

数字功放与模拟功放IC的区别.jpg

应用

由于功耗和体积的优势,数字功放首先在能源有限的汽车音响和要求较高的重低音有源音箱中得到应用。随着DVD家庭影院、迷你音响系统、机顶盒、个人电脑、LCD电视、平板显示器和移动电话等消费类产品日新月异的发展,尤其是SACDDVD Audio等一些高采样频率的新音源规格的出现,以及音响系统从立体声到多声道环绕系统的进化,都加速了数字功放的发展。近年来,数字功放的价格呈不断下降的趋势,有关这方面的专利也层出不穷。

在数字功率领域,现在有针对HIFI发烧友而出现了一种新的名词纯数字功放", 它直接传输数字信号,然后PCM数字信号升频并重整时钟后再经过PCM->PWM转换,直接PWM对数字信号进行放大,PWM功率输出再经过LC组成的LPF电路构成1BIT DAC后直接推动喇叭,带来的好处时数字信号在传输过程中不会带来相位廷迟、相位失真、交越失真等,听感的好处就是声音会更通透、定位更准、声音更接近真实。

音频功率放大器IC,简称:音频功放IC,俗称扩音机,是音响系统中最基本的设备,它的任务是把来自信号源(专业音响系统中则是来自调音台)的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。

简介

功放的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大,推动音箱放声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。  音频功放IC,是各类音响器材中不可缺少的部分,其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后,产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能,不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同 .

历史

音频功放ic已经有快要一个世纪的历史了,最早的电子管放大器的第一个应用就是音箱音频功放ic。然而直到现在为止,音箱音频功放ic还在不断地更新、发展、前进。主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要的一种,也是最基本的一种。为了满足它的需要,有关的音箱音频功放ic就要不断地加以改进。

功能

高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要,在大功率的电子设备中也需要。因为,功率越大,效率也就越重要。而随着人们的居住条件的改善,高保真音响设备和更高档的家庭影院也逐渐开始兴起。在这些设备中,往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。这时,低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。

各种便携式的电子设备成为了电子设备的一种重要的发展趋势。从作为通信工具的手机,到作为娱乐设备的MP3播放器,已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。陆续将要普及的还有便携式电视机,便携式DVD等等。所有这些便携式的电子设备的一个共同点,就是都有音频输出,也就是都需要有一个音频放大器;另一个特点就是它们都是电池供电的,都希望能够有较长的使用寿命。就是在这种需求的背景下,D类放大器被开发出来了。它的最大特点就是它能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。

音箱音频功放ic在不断的发展,目前国产的音箱音频功放ic也很不错,YW-UTC2030等国产的音箱音频功放ic,它可以直接替换TDA2030,YD2030,UFT2030,URF2030等。

目前比较常见的音频功放有:

YW-UTC2030,YW-UTC2030A,TDA2030,TDA2030A,YG2025,TEA2025,YW-UTC8227,YW-UTC2822H/D,YW-UTC2003,SD7408, TDA2025, T8663A, YW-UTC386, LM386 ,A7013, SA7347, YW-UTC8207, TDA2822H/D 等等

数字功放由于工作方式与传统模拟功放完全不同,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。下面为大家介绍数字功放与模拟功放的区别。

区别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。

由于数字功放采用开关放大电路,效率极高,可达75~90(模拟功放效率仅为30~50),在工作时基本不发热。因此它没有模拟功放的静态电流消耗,所有能量几乎都是为音频输出而储备,加之前后无模拟放大、无负反馈的牵制,故具有更好的动力特性,瞬态响应好,爆棚感极强。

区别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。

区别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。

区别4、瞬态互调失真

模拟功放几乎全部采用负反馈电路,以保证其电声指标,在负反馈电路中,为了抑制寄生振荡,采用相位补偿电路,从而会产生瞬态互调失真。数字功放在功率转换上没有采用任何模拟放大反馈电路,从而避免了瞬态互调失真。

区别5、声像定位

对模拟功放来说,输出信号和输入信号之间一般都存在着相位差,而且在输出功率不同时,相位失真亦不同。而数字功放采用数字信号放大,使输出信号与输入信号相位完全一致,相移为零,因此声像定位准确。

区别6、升级换代

数字功放通过简单地更换开关放大模块即可获得大功率。大功率开关放大模块成本较低,在专业领域发展前景广阔。

区别7、生产调试

模拟功放存在着各级工作点的调试问题,不利于大批量生产。而数字功放大部分为数字电路,一般不需调试即可正常工作,特别适合于大规模生产。



责任编辑:Davia

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