数字功放基础知识课件.ppt

数字功放基础知识,功放的分类,甲类放大器，这种功放的工作原理是输出功率器件始终工作在传输特性曲线的线性部分，在输入信号的整个周期内输出器件始终有电流连续流动，这种放大器失真小，但效率低，功率损耗大，一般应用在高档机的较多。乙类放大器，两只晶体管交替工作，每只晶体管在信号的半个周期内导通，另半个周期内截止。该机效率较高，但缺点是容易产生交越失真（两只晶体管分别导通时发生的失真）。甲乙类放大器，兼有甲类放大器音质好和乙类放大效率高的优点，被广泛应用于各种音响系统中。“D类”放大器比较特殊，它只有两种状态，不是通就是断。因此，它不能直接输入模拟音频信号，而是需要某种变换后再放大。人们把此种具有开关方式的放大，称为数字放大器。,模拟功放,滤波&缓冲,AnalogSoundControl,数字区域,模拟区域,DAC,14dB,30dB,VOLCTL.,PRE-AMP.,PWRAMP.,甲类/乙类/甲乙类,模拟功放功率级电路图,数字功放工作原理,D类数字音频功率放大器与上述各类模拟功放的最大区别是不以线性放大音频信号为基础，而是以放大数字信号为原理的一种数字信号放大技术。D类数字功放首先把模拟音频信号变换为脉冲宽度调制（PWM）信号。在PWM转换中，以44.1KHz或48KHz的取样频率和8bit或16bit的量化率（即模拟信号振幅值的读出刻度）进行A/D（模拟/数字）变换。然后再把PWM数字信号进行高效率放大（D类放大）。由于音频信号的信息全部包含在脉冲的宽度变化中，与脉冲的幅度变化无关，因此，只要采用截止频率为30KHz40KHz的低通滤波器就可把模拟音频信号解调出来。,PWM转换,PWM功率放大,低通滤波器,模拟信号,输入,模拟信号,功率输出,CLASSD功放,滤波&缓冲,AnalogSoundControl,数字区域,模拟区域,DAC,14dB,VOLCTL.,PRE-AMP.,CLASSDAMP.,数字区域,CLASSD功放,Class-D是工作在开关状态的放大器，其核心是一个比较器，它生成脉冲宽度正比于输入音频信号的脉冲宽度调制波（PWM信号）,音频输入信号,250kHz三角波,正相输出,反相输出,音频输入信号,250kHz三角波,正相输出,反相输出,末级功率MOS管工作原理,CLASSD功放原理框图,输出低通滤波器,采用开关放大技术的数字功放工作原理与模拟功放完全不同其开关功率级输出的高频PWM信号中包含有音频信号，PWM频率为几百kHz比音频信号带宽2020kHz大得多为了从PWM开关信号中恢复出音频信号通常采用低通滤波器LPF低通滤波器频率特性如图1所示。图2与图3为PWM滤波前后的时域与频域分析从图中可以看出减小音频信号得到恢复但也总会残留部分高频开关成分。,图1,图2,图3,全数字功放工作原理,为适应CD光碟等数字声源直接输出的脉冲编码调制（PCM）数字信号输入，数字功放内设有一个PCM转换为PWM的调制转换装置,PCM转PWM,PWM功率放大,低通滤波器,数字信号,PCM输入,模拟信号,功率输出,全数字功放,Inter-Face,DSPSoundControl,PCMtoPWM,H-bridge,DVD/CDSPDIFUSB1394MOST,数字区域,模拟区域,全数字功放工作原理,equibitPCMtoPWMProcessor,CD/DVD/DAB/SACD/MP3,过滤器,扬声器,开关输出平台,24bit32-48kHz96,192kHz,DigitalPWMControl,V+,V-,TAS50XX系列,TAS51XX系列,数字部分,数字信号来源,PCM信号,幅度,时间,Fs=1/T,PCMPWM,T,A,A,x(1),x(2),x(3),Pulse:固定幅度+可变周期,time,T,PCM,PWM,2019/12/13,16,可编辑,PWM转换器作用,完成PCM到1-bit编码转换:较高的脉冲频率能够被解码通过一个可实现的低通滤波器,不需要额外的调制元件高保真低噪声,PCMSignal,PWMSignal,ENCODING,DSP原理图,功率输出级原理图,各类功放的比较,保真度&性能,效率,纯数字功放,ClassD,各类功放的比较,模拟ClassAB音频功放,上下两只管都处于微导通状态消除了乙类功放固有的交越失真同时没有甲类功放巨大的热损耗特性:较好的效率,较好的线性效率:50%应用:主流应用于各种音频方案,线性AB类功放功耗,=,-V1,功率=电压x电流,平均耗散功率约为输出功率0.81.2倍,线性AB类功放功耗,双极型PNP/NPN功率管输出一直有一只管工作在线性区域多个三极管对产生更高的功率输出级一直产生损耗典型损耗为输出功率的0.81.2大封装器件(TO-3orTO-247)需要大型的散热器,ClassD功放,ClassD开关方式放大器两只管不同时导通和关闭，理论上输出级没有功耗特点:最好的效率,极好的性能放大器效率:100%理论值,90%实际应用:下一代音频功放,=,功率=电压x电流,开关断开没有电流流过开关闭合没有压降产生因此P=0 xI,orVx0得到理论功耗=0Watts,ClassD功耗,ClassD功耗,FETs组成全桥输出FETs导通时处于饱和状态，不会工作在线性区更小的等效导通电阻（Rdson）允许通过更大的电流实际效率90%更小的封装很小的散热器,模拟功放和数字功放的体积比较,松下SC-DT310,凤之声AV999c,157MM,60MM,PanasonicSA-XR25/45,PanasonicSA-XR10,SamsungCHT-350,PanasonicSC-DT200,1、什么是模拟功放？什么是数字功放？数字功放的原理、特点、元器件是哪些？2、与传统模拟功放相比，数字功放的技术特点和优点是什么？这些优点带给消费者的利益是什么？3、与传统模拟功放相比，数字功放的弱点和不足有哪些？这些弱点或者不足在产品上会如何表现出来？4、与传统模拟功放相比，数字功放在哪些技术指标上有明显优势或者劣势？这些指标对听音效果有多大影响？衡量数字功放优劣的主要参数？5、现有的数字功放方案供应商主要有哪些？各自的优缺点是什么？6、目前市面上采用了数字功放方案的厂家有哪些？谁做的最好，与我们有多大的差距？7、数字功放的发展历史，以及目前比较知名