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高效率的DDX数字音频功放技术

导读: 当今的世界已经成为移动多媒体设备的海洋,从个人计算机到手机、从平板电脑到MP3播放器,几乎每个人每天都要随身携带至少一个这样的设备。面对如此庞大市场,系统厂商必须提供令人满意的用户体验才能够在竞争激烈的市场中脱颖而出。

  当今的世界已经成为移动多媒体设备的海洋,从个人计算机到手机、从平板电脑到MP3播放器,几乎每个人每天都要随身携带至少一个这样的设备。面对如此庞大市场,系统厂商必须提供令人满意的用户体验才能够在竞争激烈的市场中脱颖而出。对于便携装置而言,电池寿命和视音频能力越来越成为影响用户体验的重要因素。在进行多媒体产品设计时,设计者需要对性能、质量、电池寿命和成本进行综合考虑来选择元器件。在进行音频元件的选取时,设计者应该选择效率更高的D类功率放大器作为扬声器解决方案,并且这一选择已经深入人心。这主要由于D类功放相对于传统模拟功放有着巨大的优势,尤其是在电池供电的装置中,其优势更加明显。然而,D类功放是否还有改进和提升的余地呢?

  直接数字放大(DDX)技术是一种全数字高效率的专利放大器技术,该技术的出现满足了当今对于高性能电池供电多媒体应用在音频功放领域的需求。DDX技术与传统D类数字功放技术同样都实现了音频输出到扬声器之间的数字处理,而其改进之处在于,DDX技术提供了独特的三态调制(阻尼三态),使得DDX技术能够提供比传统D类数字功放更高的效率、更好的EMI/RFI特性以及更佳的音质表现。

 

  功放技术比较

 

  当今的便携设备,主要采用两类放大器技术:A/B类和D类。谈到两者的区别,可以简单的将它们比作电压调制器:A/B类功放类似于线性稳压调节器,而D类功放则与开关调节器相类似。下面我们来详细分析两者的特点:

  Class-A/B 放大器 A/B类放大器是现有音频放大器中最常见的,由于应用广泛且深入人心,它常被作为其他种类放大器的参考标准。A/B类放大器也被称作推挽式放大器,源于其在功率输出级采用两个放大器件(通常使用三 级管结构)。其中一个放大器件用来产生输出波形的高电压部分(推负载),而另一个放大器则用来驱动输出波形的低电压部分(拉负载),从而构成推挽机构。然而为了避免过度的放大失真,两个放大器会有一段同时工作的重合区(见图1)。该区域通过偏置电流来设定,这也是导致A/B类放大器效率不高的内在因素。典型的A/B类放大器的效率在sine波输出时一般在65%到75%之间,而在半波输出时仅为20-30%。

 

  

 

  D类放大器 不同于依赖放大器件在线性区工作的A/B类放大器,D类放大器在放大源信号时会采用一种完全不同的方法,即通过快速的将输出级完全打开或关断来获得输出脉冲。就像前面提到过的,D类放大器的工作原理类似于开关电源的工作原理。该开关频率远高于人耳的听觉频率范围,因此在输出时不会被人耳感知。而从长时间看来,输出的脉冲会与输入信号的波形等价。图2示意了D类放大器的典型输出样式。

 

  

 

  D类放大器的优势在于其输出级极大的提升了效率,使得散热和供电要求大大降低,并且占用面积也大为减少。典型的D类放大器的效率在满幅输出时能够达到85%到90%。然而,由于D类放大器本质上是一种开关元件,它的副作用是会带来开关频率和更高频率的载波段能量。在运用D类放大器进行设计时,电磁干扰问题是需要注意的一个关键因素。

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