在消費(fèi)類(lèi)音頻產(chǎn)品市場(chǎng)上，一種比較新的音頻放大器技術(shù)正在日益得到普及。這項(xiàng)技術(shù)--數(shù)字放大--為消費(fèi)類(lèi)音頻產(chǎn)品設(shè)計(jì)師帶來(lái)了新的希望，而且正在改變這個(gè)市場(chǎng)的格局。
一個(gè)數(shù)字式放大系統(tǒng)實(shí)際上允許音頻信號(hào)在整個(gè)信號(hào)通路上保持其數(shù)字性質(zhì)。至模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換只是到了位于揚(yáng)聲器之前的無(wú)源二階LC濾波器中（而有的時(shí)候甚至就在揚(yáng)聲器當(dāng)中）才進(jìn)行。
信號(hào)通路包含以下處理步驟：
- 一個(gè)處理器或DSP從DVD、CD或SPDIF接收數(shù)字音源信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行解碼和/或處理，然后將其以PCM數(shù)據(jù)輸出。
- PWM處理器接收該P(yáng)CM數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行過(guò)取樣，并實(shí)施噪聲整形，再將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PWM格式。
- 之后，PWM處理器把該P(yáng)WM數(shù)據(jù)傳送至功率放大級(jí)，這就把3.3V PWM信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為一個(gè)更高的輸出（通常在20V至40V之間），然后把該信號(hào)加到一個(gè)揚(yáng)聲器或二階低通濾波器上，此時(shí)，它已經(jīng)是模擬信號(hào)了。
數(shù)字放大器架構(gòu)實(shí)際上使音頻信號(hào)在整個(gè)信號(hào)通路上保持?jǐn)?shù)字性質(zhì)。相比之下，一個(gè)模擬系統(tǒng)則是在DSP之后立即采用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器將PCM信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并隨后對(duì)其進(jìn)行放大。這一低電平的模擬信號(hào)容易受到噪聲的干擾，因此設(shè)計(jì)師必須留意保證其完整性和音質(zhì)。
采用全數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：
- 高效（＞90%）
- 有效的抗噪聲性能
- 信號(hào)通路的靈活性和可配置性
- 數(shù)字信號(hào)通路不受模擬元件容限的制約
- 在無(wú)源濾波器（或揚(yáng)聲器）中轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)
在架構(gòu)和設(shè)計(jì)方面，數(shù)字濾波器的優(yōu)越特性賦予了音頻產(chǎn)品設(shè)計(jì)師突出的優(yōu)勢(shì)。
市場(chǎng)走勢(shì)刺激了數(shù)字放大器采用率的提高
消費(fèi)類(lèi)音頻產(chǎn)品市場(chǎng)目前的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)數(shù)字放大器采用率的提高也起到了推波助瀾的作用。這些趨勢(shì)包括多通道（6通道、7通道或8通道）媒體標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)、家庭影院和數(shù)字媒體（DVD、MP3等）的普及以及單塊板母功能的提高。
由于需要對(duì)多個(gè)大功率輸出通道進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，再加上功能的不斷增加，因而要求采用高效放大。此外，全數(shù)字信號(hào)通路具有有效的抗噪聲性能。
傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是其效率較低（只有50%左右），這意味著對(duì)于100W的揚(yáng)聲器輸出，放大器將把100W的功率作為熱量通過(guò)散熱器耗散掉。也就是說(shuō)，必須設(shè)計(jì)能夠提供高達(dá)兩倍的輸出功率的電源。相比之下，一個(gè)數(shù)字式放大系統(tǒng)的100W輸出只損失11W的功率，熱耗散下降了近90%。這在散熱器和電源設(shè)計(jì)上能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的節(jié)約（見(jiàn)圖2）。
數(shù)字放大器技術(shù)的基本原理是：輸出濾波器或一個(gè)揚(yáng)聲器兩端的電壓將感應(yīng)出一個(gè)與施加信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度成正比的電流。針對(duì)不同的時(shí)間比例，功率放大級(jí)基本上給低通濾波器施加一個(gè)正電壓或負(fù)電壓。在濾波器之后，此時(shí)已是模擬格式的信號(hào)被加到揚(yáng)聲器上。
PWM處理器計(jì)算正確的正負(fù)電壓比，以便每1/384000秒再生一段原始音頻信號(hào)。然后，功率放大級(jí)按這個(gè)比例將一個(gè)正電壓和負(fù)電壓加到輸出濾波器上。比如，如果音頻信號(hào)為負(fù)值，則放大器將在1/384000秒的大部分時(shí)間里將一個(gè)負(fù)電壓加到濾波器上，從而感應(yīng)出一個(gè)流經(jīng)揚(yáng)聲器的負(fù)電流。
當(dāng)音頻信號(hào)處于零電平時(shí)，正負(fù)電壓的時(shí)間之比恰為50%。正音頻信號(hào)的比例將大于50%，而負(fù)音頻信號(hào)的比例則小于50%。
TI公司的TAS5026即為PWM處理器的一個(gè)實(shí)例，它專(zhuān)為6通道家庭影院系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，能同時(shí)將6個(gè)PCM通道轉(zhuǎn)換成PWM。
消費(fèi)類(lèi)音頻產(chǎn)品公司正在使用此項(xiàng)技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)在一塊底板上具有一系列功能的產(chǎn)品。目前，DVD接收機(jī)是采用該技術(shù)的主要產(chǎn)品，它將DVD驅(qū)動(dòng)器、音頻/視頻解碼、AM/FM調(diào)諧器以及6個(gè)輸出功率為50W（或更高）的通道放大功能集成在一個(gè)小型底板上。
現(xiàn)如今，其他產(chǎn)品是在有源揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)中采用數(shù)字放大器，在這些設(shè)計(jì)中，通過(guò)S/PIDF、IEEE-1394或802.11接口向揚(yáng)聲器饋送信號(hào)。由于人們對(duì)小型放大器和高音質(zhì)的需求日益強(qiáng)烈，數(shù)字電視已開(kāi)始采用此項(xiàng)技術(shù)。
未來(lái)的產(chǎn)品將利用數(shù)字放大器的高效率來(lái)驅(qū)動(dòng)A/V或DVD接收機(jī)中的8到12個(gè)通道。其他的產(chǎn)品將采用諸如HPNA或HomePlug等數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)，以把音頻信號(hào)傳送至家庭影院系統(tǒng)中的后方通道。 |
