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數字功放與模擬功放的區別

文章來(lái)源：永阜康科技更新時(shí)間：2017/11/10 16:27:00

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一、數字功放與D類(lèi)功放的區別

　　常見(jiàn)D類(lèi)功放（PWM功放）的工作原理：PWM功放只能接受模擬音頻信號，用內部三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波和它進(jìn)行比較，其結果就是一個(gè)脈寬調制信號（PWM），然后將PWM信號放大并還原成模擬音頻信號。因此，PWM功放是用脈沖寬度對模擬音頻幅度進(jìn)行模擬的，其信息的傳遞過(guò)程是模擬的、非量化的、非代碼性的。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樣頻率，在性能指標上尚達不到Hi-Fi級的水平。而數字功放采用一些寬度固定的脈沖來(lái)數字地量化、編碼模擬音頻信號，使音頻信號的還原更為真實(shí)。

　　二、數字功放和模擬功放的區別

　　數字功放由于工作方式與傳統模擬功放完全不同，因此克服了模擬功放固有的一些缺點(diǎn)，并且具備了一些獨有的特點(diǎn)。

　　1. 過(guò)載能力與功率儲備

　　數字功放電路的過(guò)載能力遠遠高于模擬功放。模擬功放電路分為A類(lèi)、B類(lèi)或AB類(lèi)功率放大電路，正常工作時(shí)功放管工作在線(xiàn)性區；當過(guò)載后，功放管工作在飽和區，出現諧波失真，失真程度呈指數級增加，音質(zhì)迅速變壞。而數字功放在功率放大時(shí)一直處于飽和區和截止區，只要功放管不損壞，失真度不會(huì )迅速增加，如圖1所示。

圖1 全數字功放與普通功放過(guò)載失真度比較

由于數字功放采用開(kāi)關(guān)放大電路，效率極高，可達75%~90%（模擬功放效率僅為30%~50%），在工作時(shí)基本不發(fā)熱。因此它沒(méi)有模擬功放的靜態(tài)電流消耗，所有能量幾乎都是為音頻輸出而儲備，加之前后無(wú)模擬放大、無(wú)負反饋的牽制，故具有更好的“動(dòng)力”特性，瞬態(tài)響應好，“爆棚感”極強。

　　2. 交越失真和失配失真

　　模擬B類(lèi)功放在過(guò)零失真，這是由于晶體管在小電流時(shí)的非線(xiàn)性特性而引起的在輸出波形正負交叉處的失真（小信號時(shí)晶體管會(huì )工作在截止區，無(wú)電流通過(guò)，導致輸出嚴重失真）。而數字功放只工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，不會(huì )產(chǎn)生交越失真。{{分頁(yè)}}

　　模擬功放存在推挽對管特性不一致而造成輸出波形上下不對稱(chēng)的失配失真，因此在設計推挽放大電路時(shí)，對功放管的要求非常嚴格。而數字功放對開(kāi)關(guān)管的配對無(wú)特殊要求，基本上不需要嚴格的挑選即可使用。

　　3. 功放和揚聲器的匹配

　　由于模擬功放中的功放管內阻較大，所以在匹配不同阻值的揚聲器時(shí)，模擬功放電路的工作狀態(tài)會(huì )受到負載（揚聲器）大小的影響。而數字功放內阻不超過(guò)0.2Ω(開(kāi)關(guān)管的內阻加濾波器內阻)，相對于負載（揚聲器）的阻值（4~8Ω）完全可以忽略不計，因此不存在與揚聲器的匹配問(wèn)題。

　　4. 瞬態(tài)互調失真

　　模擬功放幾乎全部采用負反饋電路，以保證其電聲指標，在負反饋電路中，為了抑制寄生振蕩，采用相位補償電路，從而會(huì )產(chǎn)生瞬態(tài)互調失真。數字功放在功率轉換上沒(méi)有采用任何模擬放大反饋電路，從而避免了瞬態(tài)互調失真。

　　5. 聲像定位

　　對模擬功放來(lái)說(shuō)，輸出信號和輸入信號之間一般都存在著(zhù)相位差，而且在輸出功率不同時(shí)，相位失真亦不同。而數字功放采用數字信號放大，使輸出信號與輸入信號相位完全一致，相移為零，因此聲像定位準確。

　　6. 升級換代

　　數字功放通過(guò)簡(jiǎn)單地更換開(kāi)關(guān)放大模塊即可獲得大功率。大功率開(kāi)關(guān)放大模塊成本較低，在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊。

　　7. 生產(chǎn)調試

　　模擬功放存在著(zhù)各級工作點(diǎn)的調試問(wèn)題，不利于大批量生產(chǎn)。而數字功放大部分為數字電路，一般不需調試即可正常工作，特別適合于大規模生產(chǎn)。

　　三、數字功放和“數字化”功放、“數碼”功放的區別

　　所謂的“數字化”功放只是在前置級上采用數字信號處理的方式，在模擬音頻信號或數字音頻信號輸入后，采用現有的數字音頻處理集成電路，實(shí)現一些比如聲場(chǎng)處理、數字延時(shí)、混響等功能，最后再通過(guò)模擬功率放大模塊進(jìn)行音頻放大。其典型電路框圖如圖2所示。由圖2可知，其各模塊的接口都是采用模擬方式。而數字聲場(chǎng)處理模塊的大致原理框圖如圖3所示。{{分頁(yè)}}

圖2 數字化功放電路的組成框圖

圖3 數字聲場(chǎng)處理模塊原理框圖

雖然目前各集成電路廠(chǎng)家都推出了數字聲場(chǎng)處理、數字卡拉OK和數字杜比解碼集成電路。但是由于目前功放大都只能接收模擬音頻信號，所以各集成電路的接口也大多是模擬的，這就需要反復地進(jìn)行模/數、數/模轉換，由此會(huì )引入量化噪聲，使音質(zhì)惡化。

　　全數字功放除了針對揚聲器的接口以外（這是因為目前揚聲器都只能接受模擬音頻信號），音頻信號在功放內部都是以數字信號的方式進(jìn)行處理（包括功率放大）；對于模擬音頻信號，必須轉化成數字信號后才能進(jìn)行處理。

　　在已經(jīng)具備數字音頻的時(shí)代推出數字功放，將可能對音響技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。

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