關注革命性的音響技術 漫談數字功放
佚名 于 2005.09.12 11:03:14 | 源自:未明 | 版權:整理 | 平均/總評分:09.23/120

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本站提醒:現在市場上某些破爛玩意自稱數字功放,其實不是,切勿輕信。

近年來,一種稱為“數位功放”的器件悄悄來到了Hi—Fi領域。有人稱它為音頻放大器的革命,希望給幾成死水一潭的音響業帶來生機。所謂“數位功放”,應該是讓音頻訊號以純數位的形式從輸入開始保留到喇叭放音前的最后一級。其基本電路就是D類放大器。

D類放大器

D 類放大器實際上是一種開關放大器,其開關頻率高達100kHz以上。輸入端是直接從數位訊號源如CD唱機、DVD影碟機、DVD Audio或SACD光碟機以及DTV數位電視等輸入的數位音頻訊號,而不是經過ADC模數轉換或DAC數模轉換處理的音樂模擬訊號。典型的實現過程如下:
先由振蕩器調制直流電源產生一個基準方波訊號,其工作頻率可跟隨輸入訊號變化,設定為幾十到幾百千赫;脈沖寬度則隨輸入訊號的幅度大小而變化。還可以設定一個鋸齒波訊號產生器,其頻率為基準方波訊號的一倍,并與之同步。鋸齒波訊號用來同需要放大的、不斷變化的輸入訊號作比較。當鋸齒波同輸入訊號發生差異時,便產生與其瞬時振幅一致的相移訊號。再用一個邏輯上由基準訊號和相移訊號控制的開關電路輸出一個極性經過選擇的脈沖寬度調制訊號(PWM訊號)。PWM訊號經晶體管放大和高速整流,再通過低通濾波器濾除高頻成分、平滑處理后回復為音頻訊號饋送揚聲器放音。
這種電路最大優點是功耗極小。因為它通常采用耐二次擊穿、開關轉換效率極高的場效應晶體管,運行中幾乎沒有損耗,效率可達90%以上(普通A類或AB類放大器的效率最大也只不過50%)。高效意味著耗電小、散熱要求低,從而導致集成電路化的大批量生產。其另一個優點是失真小。我們都知道,為了增加頻響寬度、防止訊號飽和畸變,幾乎所有放大器都需要使用反饋電路,可是反饋產生的延時效應卻對原音重現帶來失真。由于數位放大器轉換時間極快,延時效應微乎其微,產生的誤差只有傳統模擬放大器的六分之一,所以對輸出控制得更好,尤其是瞬態反應更為精確真實,特別適用于爆發力要求較高的重低音功放。
應該指出,早期的數位功放仍用模擬電路來處理數字訊號,雖然效率提高,但高保真效果較差并有射頻干擾。真正的數位功放應該采用數字邏輯電路,以先進的數字處理技術來補償晶體管高速導通、截止時引起的失真。

  • 制造商=FUJIFILM;型號=FINEPIX S3PRO;焦距=60毫米;日期=2007.03.16 04:55:30;光圈=F22.0;測光模式=模式;感光度=ISO100;曝光補償=0.0EV;曝光時間=10/1250秒;曝光程式=手動模式
  • Class—T放大器

    為了有別于早期的D類放大器,一些公司避開了這個名稱。成立于1995年的美國Tripath公司就屬此類。該公司擁有稱為數位功率處理(DPPTM)的專利技術,推出的Class—T(注冊商標)1bit數位音頻功放則摒棄了脈寬調制方式而采用多種訊號處理技術,包括自適應預處理、噪聲整形、預失真處理和Δ—?調制電路,進一步減小失真和噪音。公布Class—T技術的白皮書指出:“如果比較一下濾波器前的波形,就可以看出Class—T同D類放大器的明顯差別。D類放大器濾波前是脈沖寬度變化而頻率不變的數字訊號(PWM),其頻率取決于鋸齒波產生器。而Class—T的波形卻是脈寬、頻率瞬變的綜合的數字訊號波形,變化速率達到1.5MHz,因此互調失真率很低,小于0.1%。在20 Hz~20kHz整個音頻范圍內,功率輸出特性呈一條平坦的曲線。同時,高頻端的互調失真率(IHF—IM)也小于0.1%,所以動態范圍可大于120dB,噪音電平達到-100 dB,放大效率超過90%。”自1998年以來,該公司在各方面已取得24項專利。
    2001年,Tripath公司宣布第一款采用其DPPT專利技術的高集成化數位功放電路誕生。該晶片48插腳雙直列封裝,內含2X300W(4Ω)兩路Class—T電路,采用1bitΔ—?數模轉換技術,取樣頻率高達50 MHz,據稱具有無可比擬的發燒級音質和天下無敵的放大效率。如果外接大功率場效應管,輸出功率可提高到2X350W。如采用橋式連接,則功率大得不可思議,1200W!這一晶片還具有開機靜音、過流保護、過溫保護以電壓過低/過高保護等功能 ,主要面向高級音響和家庭影院,目前網上訂購價16美元/塊。今年8月底,該公司又推出TK2150(每聲道150W)TK2350(每聲道350W)數位功放晶片 。

    數位放大器已進入實用階段

    以前,數位功放只是在實驗室或高價終端音頻放大器應用。這幾年的技術發展使元件數減少到只用一兩個晶片就能實現,一般小功率晶片的批量價格已降到五六美元一塊。有人甚至預言,著名的摩樂定律將要在HI-FI界實現,即晶片容納的晶體管數量和數位處理速度每18個月翻一番。
    由于功耗和體積的優勢,數位功放首先在能源有限的汽車音響中得到應用。隨著DVD家庭影院、迷你音響系統、機頂盒、SACD、DVD AUDIO、個人電腦、LCD電視和平板顯示器等電子消費產品日新月異的發展,數位功放也被市場飛速接受。在Tripath公司產品發布會上同時展示的采用Class—T功放技術的SONYDVD機,集多個功放于一身,插上喇叭就可組成5.1聲道的家庭影院。其外型小巧、音色細膩、背景潔靜,但應付故事片中動態爆發的音響卻游刃有余,叫人愛不釋手。
    2002年5月30日,夏普公司在紐約宣布推出世界上第一組價格低于500美元的1bit數位音頻功率放大系統SD-EX100和SD-EX101。取樣頻率2.8 MHz,是普通CD機的64倍。其動態范圍之寬、頻率響應之快遠超常規產品,將原始的音樂效果再現得細微無暇,將模擬放大器所有的“渾濁不清”一掃而光。那輕微的呼吸聲、清晰的軍鼓點擊聲,使聽者產生樂隊就在身邊的感覺。早在1999年,夏普公司就推出過1bit數位音頻放大器,但當時的初衷是滿足有特異聽覺、財大氣粗的音響發燒友,價格高達$2000。而這次推出的SD-EX系統具有難以置信的同等性能和造型,價格卻不可同日而語。
    Tripath的專利技術是緊湊型產品的理想元件。索尼公司于2002年7月初推出的迷你組合音響系統EX5-CMT運用了TA2020 Class—T晶片。這套非常小巧緊湊的系統有一個垂直的載片結構,隱蔽的控制臺,可以回放CD-R/RW、可預置20個調頻電臺和10個調幅電臺。外接兩路低音反射式喇叭,并有輔助的音頻輸入端子和動態聲產生器。雖然TA2020產生的總功率只有30W(15W×2),但音質非同一般。今年7月底,Tripath公司雙宣布其TA3020數位功放晶片將應用于索尼的大功率SRP-700PA/V矩陣混合系統中。這是一套全新概念“All-In-one”多媒體視聽中心。將高保真音響、無線話筒接收器、RGB/視訊訊號轉換開關、均衡器、動態反饋還原器和功率放大器合成在一個小型機箱中。輸出功率為400W(200W+200W;4ohm)。
    北美DVD最大制造商APEX公司也在其HT100系列產品中應用了TA2020 Class—T晶片,這是一個有5.1聲道輸出的家庭影院系統,總功率 達到250W。具有AM/FM廣播收音機、可以回放DVDs、SVCD、CD、CD—R、CD—FW和MP—3等不同音源。APEX的目標是重新創造消費者買得起的家庭影院系統,而Tripath的技術正中設計師們的下懷。
    除了影音產品和計算機,Tripath數位功放還計劃運用到耗電量大的手機和其它通訊裝置上。目前,Sony\Aiwa\Panasonic\Denon\JVC\Kenwood\Hitachi\APEX\Blaupunkt等世界著名的音視巨頭,以及Apple和Motorola等電腦通訊公司都與之簽了訂貨合同。

    結語

    高保真領域的騰飛點已在地平線上閃現,人們應該熟悉一下數位鏈直接放大的概念了,你將聽到有關這方面的許多言論、許多驚人的進展!在數位王國,DAC等這類模擬訊號的“中介者”可能會被驅逐出局,換來的將是高保真的新生。但是,就目前而言,某些制造質量差的準數位功放還沒有徹底克服電磁噪音問題;有的數位功放的標稱功率過于夸大,與晶片廠提供的數據不符,這是值得我們注意的。總之,選購時還是要耳聽為實。
    本文付論的內容對于電子消費市場和制造商來說,也許是屬于預測性的,正如DVD技術剛剛出現時那樣,目前還眾說紛紜,實際結果有待于未來證明。此間可能包含有許多不測的風險,但是,不擔風險就不會有高的產出,不能順之限定產品的開發日程而失去占領未來市場的機會。

    本站補充內容:

    在很多場合,我們越來越反對把多媒體喇叭作為PC外設來歸類,因為多媒體喇叭根本就不“IT”,因為它還做不到由PC操控,插在哪里都一樣用,2年前的一篇文章中,我們說希望多媒體喇叭能夠導入真正意義的數字功放,有微代碼和指令控制的功放,自帶DSP、無需DAC的那種真正數字功放,極高的能源利用率和可指令控制、甚至軟體升級。但是直到今日,還沒看到一款這樣的多媒體喇叭。在去年的廣州音響唱片展上,我們看到了一款可遠程操控的KTV包房用功放。

  • 制造商=OLYMPUS;型號=c4100z;焦距=7毫米;日期=0000.00.00 00:00:00;光圈=F2.8;測光模式=單點;感光度=ISO400;曝光補償=-1.0EV;曝光時間=10/3200秒;曝光程式=程式模式
  • 這是這款功放的PC端控制界面,這些功能如果能在多媒體喇叭上實現多好啊,有這種功放的多媒體喇叭才能算一件真正的IT喇叭。這天還有多久?我們提醒各位廠家朋友還有發燒友,看看Intel的數字家庭白皮書(DHWP),你會知道未來的喇叭會怎樣……

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    發表于2012.10.25 21:55:21
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    一般的數字功放:數字音源--DAC--(模擬訊號)--ADC--(數字訊號)--數字放大--揚聲器
    理想的數字功放:數字音源-(數字訊號)-數字放大--揚聲器。沒有中間的D/A ,A/D環節。
    發表于2010.11.17 19:20:49
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    發表于2010.10.20 20:14:05
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    發表于2010.10.20 11:16:10
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    125.064.***.***
    125.064.***.***
    正在用2022,很好得說
    發表于2010.10.20 10:51:45
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    222.240.***.***
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    發表于2007.03.28 00:07:07
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