功放，与模拟功放的主要差别在于前者功放管处于开关.doc

《功放，与模拟功放的主要差别在于前者功放管处于开关.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、数字功放及其在测量时的注意事项江苏省电子信息产品质量监督检验研究院史锡亭数字功放即脉冲调制的D类功放，与模拟功放的主要差别在于前者功放管处于开关工作状态。在数字功放出现以前，音频功率放大器最常用的为AB类功放，AB类功放保留了B类功放效率高的优点，同时由于使用小偏置电流而能实现较小的交越失真，在重放正弦波时理想效率高于70%。因为实际重放的声信号有很大的动态范围，如AM收音、磁带能达到50dB，FM收音、CD远超过此值，从而导致模拟音频功放实际效率很低，功放级需要较大的散热片，限制了其在对散热及效率较高要求场合的使用。下

2、图为AB类功放在重放正弦波时的最大效率，其中输出0dB为开始削波时的功率。模拟功放输出级的功放管工作在线性放大区域中，它按照输入音频信号大小控制输出的大小，就像串在电源与输出间的一只可变电阻，控制输出，但同时自身也在消耗电能。数字功放的功放管工作在开关状态，当其饱和导通时两端压降很小，当然功耗也小；而截止时，漏电流极小，几乎不消耗功率。所以数字功放电源的利用率就特别高。下图为A类、B类和D类放大器输出级的功率效率比较。其中：POWEREFFICIENCY功率效率；NORMALIZEDLOADPOWER归一化负载功率；CL

3、ASSDAD199xMEASURED为AD199xD类放大器测量值；CLASSBIDEAL为B类放大器理想值；CLASSAIDEAL为A类放大器理想值。输出功率和效率的差异在中等功率水平处很大。这对于音频很重要，因为大音量音乐的长期平均功率水平要比达到Pmax的瞬时峰值水平低很多（为其1/5到1/20，取决于音乐类型）。对于音频功放，若认为PLOAD=0.1PLOADmax是一个合理的平均功率水平，按照这个功率水平评估D类功放输出级的功耗是B类功放输出级的1/9，是A类功放输出级的1/107。调制技术如下图所示，其一为脉

4、宽调制技术，即将音频信号转换为PWM数字音频信号，PWM信号的占空比与原音频信号的瞬时值相关，占空比50%表示音频信号瞬时值为0；另一种脉冲调制技术被称为脉冲密度调制技术（PDM），脉冲密度大的地方，表示电压高；稀的地方，电压就低。音频PWM编码可以从两种途径获得，一是对模拟音频信号进行模数变换直接生成PWM数字音频。二是对其它编码的数字音频，如CD的PCM编码，通过数字信号处理技术变换成PWM码。数字功放的音量调节方法常用的有两种。简单方法就像传统模拟功放那样由电位器衰减模拟信号的输入幅度，实现音量衰减。这种方式数字信

5、号的量化比特率得不到充分利用，小音量时信噪比下降，动态范围变小。而且也不能用于数字音频直接输入系统。另一种方法是采用调节直流电源电压的方式来调节音量，以改变加到低通滤波器上的脉冲电压幅度来改变输出功率。这样量化比特率仍可充分利用，由于电压下降，量化噪声也随之下降，所以音量减小，但信噪比和动态范围仍能保持不变。改变电源电压的高效方法使用DC-DC逆变器，通过改变占空比来改变输出电压。开关晶体输出的是脉宽调制波形，在20kHz频率以上有很宽的频谱，为保护扬声器、保障功放重放有用信号的效率及EMI的需要，在功放的输出端需加如下

6、图所示的20kHz低通滤波器以将开关脉冲信号还原为原始音频信号。电路中电感损耗应尽可能小，最大允许电流要选用正确，使其在最大电流时电感磁芯不能处于磁饱和状态，以保障功放的输出阻抗、谐波失真、高频杂讯性能。从上图可以看出数字功放输出端滤波电路阻带衰减缓慢，因在20kHz以上不在人耳的可听范围，故不会影响其使用，但在测量信噪比、谐波失真等指标时20kHz以上信号将严重影响测量结果，所以在测量时必须在音频分析仪前加高阶低通滤波器。在数字功放输出端没有滤波电路时，音频分析仪前必须使用无源低通滤波器，当数字功放输出端有滤波电路时，

7、可以使用有源滤波器。