数字功放原理,电路原理图详解-KIA MOS管
数字功放原理
数字功放也称D类功放,与模拟功放的主要差别在于功放管的工作状态。
数字功放利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号,采用异步调制的方式,在音频信号周期发生变化时,高频载波信号仍然保持不变。
因此,在音频频率比较低的时候,PWM的载波个数仍然较高,因此对抑制高频载波和减少失真非常有利,而载波的变频带原理音频信号频率,因此也不存在与基波之间的相互干扰问题。
数字功放的特点
1.音乐信号不能直接放大,需要先转换为开关信号;
2.放大器工作在开关状态,功率管是场效应管;
3.功放输出端有线圈、电容组成的低通滤波器。
基本原理
①误差校正:用于消除功放产生的失真。方法是,将功放输出的信号采样与输入信号比较,用负反馈方式消除功放产生的失真。
②脉冲调制:将音乐信号变换为开关控制信号,用以控制开关桥。
③开关桥:是数字功放的功率放大部分。功率管采用场效应管,工作在开关状态,因此可以获得90%以上的效率。
④低通滤波器:将功率脉冲信号转换为音乐信号。开关桥输出的是大功率的脉冲信号,不能直接送喇叭。
⑤开关模式电源:给功放各部分电路供电。相较于模拟功放的环牛电源,开关电源的优势主要是:重量轻,能稳压。
数字功放电路原理图
音频信号(20~20K)经过一个PWM的调制,然后通过一个开关功率放大电路,把PWM信号放大,最后通过滤波器,把PWM信号滤除掉,这样就剩下一个大功率的音频信号可以直接推动喇叭。
一般数字功放方案的PWM频率都是工作在300K~500k范围,当工作频率为300K时,经过解调电路之后,在1K以下的频率响应比较好的低音炮,在每个周期内至少有300个PWM信号,因此可以完美的呈现低频的音质。但对于高频音质,比如音频20K的模拟信号,每个音频周期只能包含15个PWM脉冲,因此高音域音质表现就会较差。要提高高频域的音质,就得提高音频单周期内的PWM脉冲个数,但比较困难,其本质原因是因为调制锯齿波的工作频率越高,越难选择开关管,开关的速度如果变慢了,容易发热,想减轻发热,就需要把死区调大,死区调大了,就导致失真变大。这个是一个两难的选择。于是选用极端快速的开关管,是数字功放第一要务。当工作频率达到1~2M的时候,才能真正的把高音的失真减低,减低并不等于完美,这需要必须基于更先进的器件(更高的工作频率的功率管)。
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