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D类放大:更高的体积与用电效益

作者:时间:2012-10-21来源:网络收藏
none; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 0px; PADDING-TOP: 0px; WHITE-SPACE: normal; LETTER-SPACING: normal; BACKGROUND-COLOR: rgb(255,255,255); orphans: 2; widows: 2; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">  很明显的,AB类是兼顾用电(也包含散热、体积)要求及音质要求的妥协性设计,而本文所要谈论的也是如此,只是这次更加偏重在电路体积与电能利用率。

  在此我们要稍微详细地说明的原理,与ABC三类不同的,不是利用功率晶体管的线性工作区间特性来,不是用模拟原理来,而是用上电压比较、脉宽调变等技术来放大,也因此有人称D类放大为数字式功率放大或数字功放。

  首先,D类放大会将原始的模拟信号波形,与比它更高频率的三角波(或锯齿波)进行电压比较(透过电压比较器),如此便可将以振幅高低性表示的信号调变成以脉波宽窄性表示的信号,此即是脉宽调变(Pulse Width Modulation;PWM),之后将PWM信号输出到MOSFET场效晶体管上的闸极,以控制晶体管的导通、关闭,同时也在这个阶段进行信号功率放大,最后MOSFET的输出端连接LC(电感、电容)低通滤波电路,将PWM的载波滤除,使原始信号波形重新呈现。

  了解原理后,再进一步去了解D类方式所呈现的优缺点,缺点是以调变程序所形成的放大必然与原始信号有些出入,但在一般消费性的音乐播放上依然可被接受,相对的D类放大提供了更多的益处,主要是极高的电能利用率,纯理论上是100%运用,实务上也经常在80%、90%的层级,比AB类更佳,也因此可再降低散热片的倚赖性,甚至在低功率时可完全将散热片舍弃。此外连同其相关组件所需占用的电路面积、体积,以及电路简易性等,亦都是D类较优异。

  更简单说,D类与AB类一样是妥协性的设计,在仍不错的音质下进行大幅的用电、体积精省,这正是今日掌上型、行动式、手持式装置所最钟意的特质,现在绝大多数的手机、数字随身听、口袋电视、PDA、PMP等,其音效部分都实行D类放大器。

  至此各位可能会说:我没有设计手持装置,不需要讲究用电及电路体积,所以依然可用AB类放大器。但其实非行动运用也逐渐有实行D类放大器的趋势,过去传统模拟映像管电视有很大的体积,其机内仍有宽裕空间可设计音效电路,散热及用电也与映像管系统一并考虑,然而如今数字平面液晶电视、平面喇叭盛行,力求短小轻薄与低用电,这时就难以坚持续用AB类放大器,一样需要考虑用D类放大器。  同样的,车内音响及车用娱乐系统也是如此,车用电瓶的电力虽多于掌上型装置的电池,但毕竟少于家用供电插座,加上车体与内装空间的限制,一样有用电与体积的精省压力,这时也会考虑用D类放大器。

  事实上市场也是如此发展,最迫切需要D类放大器的是手持装置,因此初期的D类放大器皆属低功率,即1W∼3W的数瓦层级,之后开始有中功率(10W∼30W的数十瓦层级)的出现,而今更是达100W∼200W的高功率,D类放大器正日渐普遍,不再只是行动设计需要,日益讲究省电、短小轻薄的消费性产品都有需求。


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关键词: D类 放大 电效益

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