什么叫做数字功放？它的电路原理是什么？

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什么叫做数字功放？它的电路原理是什么？



功放电路在音响设备中是重要的组成部分，它的主要作用是使喇叭能够发出响亮悦耳的声音。我记得以前比较流行的立体声音响中，其中立体声功率放大器对声音的放大、美化处理及控制起到了重要作用。随后很多视听设备在功放电路中都增加了新技术，声音的输出都具有高保真的要求了，那么数字功放就是在这种背景下诞生的。由于数字功放有较多的优点，在声音的失真方面、音质的冷暖度、低频的震撼力等方面是可以甩传统功放几条街。我在学习模拟电子技术时曾经自己组装过一些传统的模拟功放电路，比如我们常见的OTL无变压器输出的功放电路、OCL无电容输出的功放电路以及BTL桥式平衡功放电路，这些传统的功放电路在噪音、声音的失真度以及电路的体积等方面凸显出无法克服的缺点。

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现在的人们对声音的要求越来越高，数字技术也就自然而然地运用到功放上了。比如现在的车载音响、家庭影院、智能手机等数字视听及通信设备都采用了数字功放技术。这个所谓的数字功放就是在D类放大器基础上改进而成的，由于D类放大器在理论上它的效率可以达到100%，但是我们在现实中无法生产出无损耗的理想的开关元件，即便如此，现在的数字功放其工作效率也可以达到90%及以上了，因此数字功放能耗要比传统功放低很多。我见到过的数字功放电路一般都是使用场效应管（MOS管）作为开关元件，它们输出的脉冲波经过低通滤波器就会得到原来的正弦音频波，然后就可以驱动喇叭产生声音了。
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& X! p6 ~( ?9 |) b- R/ M+ f6 n1 Z数字功放电路的工作原理是将输入的音频模拟信号经过脉冲宽度调制，也就是我们所说的PWM电路调制处理后，形成占空比同输入信号成一定比例的脉冲波形，经过由MOS管组成的开关电路放大后，再由低通滤波器滤除音频信号中的高频成分，还原出已放大的输入音频信号波形，最后由喇叭发出声音。它的具体处理过程是这样的，首先经过脉宽调制（PWM）的音频数字信号，这时的声音信息是隐含在脉冲的密度当中的。它是用脉冲密度来表示音频信号的大小，信号脉冲密度大的地方，表示的电压就高；信号脉冲密度小的地方，表示的电压就低。
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数字功放之所以有着强大的生命力，是因为它有非常多的优点。就像我们刚才讲的那样，它的效率高可以节省很多电量；可以彻底消除杂音使音质更好。音频信号先经前置放大后就进入数字处理部分，数字处理主要是调制、量化之后变成数字信号，在这个过程中只要杂音的幅度不超过音频信号幅度，杂音就会在量化过程中被淹没消失，然后再经过DA转化成音频，此时功放就可得到纯质的声音信号了。再一个就是数字功放的体积可以做得很小，几十瓦以上的大功率可以用数字功放芯片，比如车载功放、手机里的功放等。
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