出處：日期：2023年07月26日點選：170
1.概述一般認為，功率放大器根據其工作狀態可分為5類。即a類、ab類、b類、c類和d類。
在音訊功放領域中，c類功放是用於發射電路中，不能直接採用模擬訊號輸入，其餘4種均可直接採用模擬音訊訊號輸入，放大後將此訊號用以推動揚聲器發聲。其中d類功放比較特殊，它只有兩種狀態，即通、斷。因此，它不能直接放大模擬音訊訊號，而需要把模擬訊號經「脈寬調變」變換後再放大。
外行曾把此種具有「開關」方式的放大，稱為「數字放大器」，事實上，這種放大器還不是真正意義的數字放大器，它僅僅使用pwm調製，即用取樣器的脈寬來模擬訊號幅度。這種放大器沒有量化和pcm編碼，訊號是不可恢復的。傳統d類的pwm調製，訊號精度完全依賴於脈寬精度，大功率下的脈寬精度遠遠不能滿足要求。
因此必須研究真正意義的數字功放，即全（純）數字功率放大器。數字功放是新一代高保真的功放系統，它將數碼訊號進行功率轉換後，通過濾波器直接轉換為音訊訊號，沒有任何模擬放大的功率轉換過程。cd唱機（或***機）、dat（數字錄音機）、pcm（脈衝編碼調製錄音機）都可作為數字音源，用光纖和同軸電纜口直接輸出到數字功放。
此外，數字功放也具備模擬音訊輸入介面，可適應現有模擬音源。國外對數字音訊功率放大器領域進行了二三十年的研究。在20世紀60年代中期，日本研製出8bit的數字音訊功率放大器；2023年，國外提出了d類（數字）pwm功率放大器的基本結構。
但是這些功放僅能實現低位d/a功率轉換，若要實現16bit、44.1khz取樣的功率放大器。隨著數字訊號處理(dsp)和音訊數字壓縮技術的結合、新型離散功率器件及其應用的發展，使開發實用化的16bit數字音訊功率放大器成為可能。
國內外一些從事數字訊號處理的技術人員，專門研究音訊數字編碼技術，在不損傷音訊訊號質量的情況下，盡量壓縮資料庫。經過多次實驗，終於將末級功放開關頻率由沒有壓縮資料時的約2.8ghz減至小於1mhz，從而降低了對開關功放管的要求。
同時在開關功率放大部分，採用了驅動緩衝器和平衡電橋技術，實現了在不提高工作電壓的情況下能夠輸出較大的功率，並且設計了完善的防止開關管擊穿的保護電路。2.技術特點國內外一些公司研製出的數字功放，直接從cd唱機的介面（光纖和數字同軸電纜）接受數字pcm音訊訊號（模擬音訊訊號必須經過內建的a/d轉換變成數碼訊號後才能進行處理），在整個訊號處理和功率放大過程中，全部採用數字方式，只有在功率放大後為了推動音箱才轉化為模擬訊號。
數字功放的主要技術特點為：(1)採用兩電平（0、1）多脈寬脈衝差值
編碼。(2)採用平衡電橋脈衝速推技術。(3)採用高倍率數字濾波技術。
(4)利用數字演算法處理雜訊問題。(5)採用非線性抵消技術。3.
工作原理如圖1所示，數字功放從光纖或數字同軸電纜介面接受數字pcm音訊編碼訊號，或通過模擬音訊輸入介面接收模擬音訊訊號，並通過內部a/d轉換器得到數字音訊訊號，再通過專用音訊dsp晶元進行碼型變換，得到所需要的音訊數字編碼格式，經過小訊號數字驅動電路送入開關功率放大電路進行功率放大，最後將功率脈衝訊號通過濾波器，提取模擬音訊訊號。
圖１全數字
音訊功放電路的組成框圖由圖1可知，音訊數碼訊號經過dsp編碼後，直接控制場效電晶體開關網路的工作狀態。場效電晶體驅動器用來緩衝dsp並增強訊號，使之能驅動大功率mosfet開關管。由於高電平脈衝訊號只有微分分量，故需通過積分電路才能得到大功率原始音訊資訊。
下面用乙個簡單的數字和物理模型來闡述數字功放的編碼過程，如圖2
所示。圖２數
字功放編碼過程示意圖圖中表示兩個相鄰取樣點n和n+1的取樣值為an和an+1，中間點a1、a2、a3為超取樣點。超取樣點是由數字濾波器計算產生的。通過數字濾波器後，所有取樣點包括超取樣點所構成的音訊訊號是比較平滑的。
在數字功放中，首先建立一組不同脈寬的脈衝單元，它的脈寬雖然各不相同，但其寬度始終固定的，都是系統時鐘週期的倍數。第乙個超取樣點a1與數值an的差為δx1，即a1-an=δx1，得到δx1後，即用上述脈衝單元去量度它，僅用乙個脈衝單元表示，餘數保留至下次量度，假設餘數為δδx1。接著傳送的第二個差值編碼為a2-a1=δx2，由於上次還保留餘數δδx1，
所以還應加上，即當前應用乙個脈衝單元去量度δx2+δδx1，同樣餘數保留至下一次累計。由此看出，用脈衝單元表示後的餘數，即低於最小量度單位的部分並沒有丟失，而是累加至相鄰超取樣點上。而從音訊訊號的角度來說，曲線an，a1，a2，a3an+1下方的面積和原值相等，因此音訊訊號並沒有產生失真，但曲線增加了以δδx1，δδx2δδxn幅度上下波動的雜訊，這種雜訊分量不大，頻率很高，用乙個較簡單的濾波器就可濾除，不會影響到音訊訊號還原。
在能量放大部分，採用平衡電橋開關技術，每通道使用四隻mosfet開關功放管構成平衡電橋開關網路。當功放管處於開關放大狀態時，輸出波形和輸入的脈衝訊號波形相同，但幅度近似於工作電壓，即vout=vbus，經濾波器濾波後，輸出到負載上的波形峰值為vbus。設mosfet管內阻為rdson，負載阻值為rload，電源電壓為vbus，濾波器阻抗為rx，則負載上均方值電流irms=vbus/[(2rdson+rload+rx)]所以負載上承受的功率為pload=i2rmsxrload=xrload
η=[rload/(2rdson+rload+rx)]/[1+fx(■+▲)] 其中■=16vbus/[π2xiratex(2rdson+rload+rx)]
▲=2irate(t2rr/vbus)(2rdson+rload+rx)當包含有開關損耗時，效率可由下式計算：採用rfp22n10 mosfet功放，內阻rdson為0.08ω，負載rload為８ω，工作電壓vbus為40v，開關頻率f為700khz，變換速率irate為50a/s，翻轉恢復時間trr為100ns，濾波器內阻rx為0.
04ω，可算出：pload=95w，η=78%。在濾波器設計時，我們採用六階巴特沃斯低通濾波器，用於將大功率數字脈衝訊號轉換為模擬音訊訊號。
巴特沃斯濾波器的特點是帶內平坦度高，從而使得輸出音訊訊號幅頻特性較好。
數字功放和模擬功放的區別
一 數字功放與d類功放的區別 常見d類功放 pwm功放 的工作原理 pwm功放只能接受模擬音訊訊號，用內部三角波發生器產生的三角波和它進行比較，其結果就是乙個脈寬調變訊號 pwm 然後將pwm訊號放大並還原成模擬音訊訊號。因此，pwm功放是用脈衝寬度對模擬音訊幅度進行模擬的，其資訊的傳遞過程是模擬的...
數字功放與模擬功放的區別
一 數字功放與d類功放的區別字串5 常見d類功放 pwm功放 的工作原理 pwm功放只能接受模擬音訊訊號，用內部三角波發生器產生的三角波和它進行比較，其結果就是乙個脈寬調變訊號 pwm 然後將pwm訊號放大並還原成模擬音訊訊號。因此，pwm功放是用脈衝寬度對模擬音訊幅度進行模擬的，其資訊的傳遞過程是...
數字功放和模擬功放優缺點
電子製作網的老鐸先生認為，由於d類數字音訊放大器技術十分成熟，準備在一段時間內設計一些比較有代表的d類數字音訊放大器電路和放大器專用的音響電源供大家學習和製作。d類數字音訊功率放大器的電源成本及散熱成本優勢 廠家在計算功率時並不以聲音內容做標準，而延用傳統的正弦波訊號當輸入。如以正弦波訊號而言ab類...