數(shù)字功放即脈沖調(diào)制的D類(lèi)功放，與模擬功放的主要差別在于前者功放管處于開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)。在數(shù)字功放出現(xiàn)以前，音頻功率放大器最常用的為AB類(lèi)功放，AB類(lèi)功放保留了B類(lèi)功放效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于使用小偏置電流而能實(shí)現(xiàn)較小的交越失真，在重放正弦波時(shí)理想效率高于70%。因?yàn)閷?shí)際重放的聲信號(hào)有很大的動(dòng)態(tài)范圍，如AM收音、磁帶能達(dá)到50dB，FM收音、CD遠(yuǎn)超過(guò)此值，從而導(dǎo)致模擬音頻功放實(shí)際效率很低，功放級(jí)需要較大的散熱片，限制了其在對(duì)散熱及效率較高要求場(chǎng)合的使用。下圖為AB類(lèi)功放在重放正弦波時(shí)的最大效率，其中輸出0dB為開(kāi)始削波時(shí)的功率。
模擬功放輸出級(jí)的功放管工作在線性放大區(qū)域中，它按照輸入音頻信號(hào)大小控制輸出的大小，就像串在電源與輸出間的一只可變電阻，控制輸出，但同時(shí)自身也在消耗電能。數(shù)字功放的功放管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)其飽和導(dǎo)通時(shí)兩端壓降很小，當(dāng)然功耗也小；而截止時(shí)，漏電流極小，幾乎不消耗功率。所以數(shù)字功放電源的利用率就特別高。
下圖為A類(lèi)、B 類(lèi)和 D類(lèi)放大器輸出級(jí)的功率效率比較。
其中：POWER EFFICIENCY功率效率；
NORMALIZED LOAD POWER歸一化負(fù)載功率；
CLASS D AD199x MEASURED為AD199x D類(lèi)放大器測(cè)量值；
CLASS B IDEAL為B類(lèi)放大器理想值；
CLASS A IDEAL為A類(lèi)放大器理想值。
輸出功率和效率的差異在中等功率水平處很大。這對(duì)于音頻很重要，因?yàn)榇笠袅恳魳?lè)的長(zhǎng)期平均功率水平要比達(dá)到P max的瞬時(shí)峰值水平低很多（為其1/5到1/20，取決于音樂(lè)類(lèi)型）。對(duì)于音頻功放，若認(rèn)為PLOAD = 0.1 PLOADmax是一個(gè)合理的平均功率水平，按照這個(gè)功率水平評(píng)估D類(lèi)功放輸出級(jí)的功耗是B類(lèi)功放輸出級(jí)的1/9，是A類(lèi)功放輸出級(jí)的1/107。
調(diào)制技術(shù)
如下圖所示，其一為脈寬調(diào)制技術(shù)，即將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM數(shù)字音頻信號(hào)，PWM信號(hào)的占空比與原音頻信號(hào)的瞬時(shí)值相關(guān)，占空比50%表示音頻信號(hào)瞬時(shí)值為0；另一種脈沖調(diào)制技術(shù)被稱(chēng)為脈沖密度調(diào)制技術(shù)（PDM），脈沖密度大的地方，表示電壓高；稀的地方，電壓就低。
音頻PWM編碼可以從兩種途徑獲得，一是對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換直接生成PWM數(shù)字音頻。二是對(duì)其它編碼的數(shù)字音頻，如CD的PCM編碼，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)變換成PWM碼。
數(shù)字功放的音量調(diào)節(jié)方法常用的有兩種。簡(jiǎn)單方法就像傳統(tǒng)模擬功放那樣由電位器衰減模擬信號(hào)的輸入幅度，實(shí)現(xiàn)音量衰減。這種方式數(shù)字信號(hào)的量化比特率得不到充分利用，小音量時(shí)信噪比下降，動(dòng)態(tài)范圍變小。而且也不能用于數(shù)字音頻直接輸入系統(tǒng)。另一種方法是采用調(diào)節(jié)直流電源電壓的方式來(lái)調(diào)節(jié)音量，以改變加到低通濾波器上的脈沖電壓幅度來(lái)改變輸出功率。這樣量化比特率仍可充分利用，由于電壓下降，量化噪聲也隨之下降，所以音量減小，但信噪比和動(dòng)態(tài)范圍仍能保持不變。改變電源電壓的高效方法使用DC-DC逆變器，通過(guò)改變占空比來(lái)改變輸出電壓。
開(kāi)關(guān)晶體輸出的是脈寬調(diào)制波形，在20kHz頻率以上有很寬的頻譜，為保護(hù)揚(yáng)聲器、保障功放重放有用信號(hào)的效率及EMI的需要，在功放的輸出端需加如下圖所示的20kHz低通濾波器以將開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)還原為原始音頻信號(hào)。電路中電感損耗應(yīng)盡可能小，最大允許電流要選用正確，使其在最大電流時(shí)電感磁芯不能處于磁飽和狀態(tài)，以保障功放的輸出阻抗、諧波失真、高頻雜訊性能。
從上圖可以看出數(shù)字功放輸出端濾波電路阻帶衰減緩慢，因在20kHz以上不在人耳的可聽(tīng)范圍，故不會(huì)影響其使用，但在測(cè)量信噪比、諧波失真等指標(biāo)時(shí)20kHz以上信號(hào)將嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果，所以在測(cè)量時(shí)必須在音頻分析儀前加高階低通濾波器。
在數(shù)字功放輸出端沒(méi)有濾波電路時(shí)，音頻分析儀前必須使用無(wú)源低通濾波器，當(dāng)數(shù)字功放輸出端有濾波電路時(shí)，可以使用有源濾波器。
我司的D類(lèi)功放IC資料請(qǐng)查閱：http://www.wujiu5zhuce.cn/product_1012.htm
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