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近年來，一種稱為“數(shù)碼功放”的器件悄悄來到了Hi—Fi領(lǐng)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(yè)帶來生機。所謂“數(shù)碼功放”，應(yīng)該是讓音頻信號以純數(shù)碼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(guān)放大器，其開關(guān)頻率高達100kHz以上。輸入端是直接從數(shù)碼信號源如CD唱機、DVD影碟機、DVD Audio或SACD光碟機以及DTV數(shù)碼電視等輸入的數(shù)碼音頻信號，而不是經(jīng)過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換或DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換處理的音樂模擬信號。典型的實現(xiàn)過程如下： 先由振蕩器調(diào)制直流電源產(chǎn)生一個基準方波信號，其工作頻率可跟隨輸入信號變化，設(shè)定為幾十到幾百千赫；脈沖寬度則隨輸入信號的幅度大小而變化。還可以設(shè)置一個鋸齒波信號產(chǎn)生器，其頻率為基準方波信號的一倍，并與之同步。鋸齒波信號用來同需要放大的、不斷變化的輸入信號作比較。當(dāng)鋸齒波同輸入信號發(fā)生差異時，便產(chǎn)生與其瞬時振幅一致的相移信號。再用一個邏輯上由基準信號和相移信號控制的開關(guān)電路輸出一個極性經(jīng)過選擇的脈沖寬度調(diào)制信號（PWM信號）。PWM信號經(jīng)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(fù)為音頻信號饋送揚聲器放音。 這種電路最大優(yōu)點是功耗極小。因為它通常采用耐二次擊穿、開關(guān)轉(zhuǎn)換效率極高的場效應(yīng)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(dǎo)致集成電路化的大批量生產(chǎn)。其另一個優(yōu)點是失真小。我們都知道，為了增加頻響寬度、防止信號飽和畸變，幾乎所有放大器都需要使用反饋電路，可是反饋產(chǎn)生的延時效應(yīng)卻對原音重現(xiàn)帶來失真。由于數(shù)碼放大器轉(zhuǎn)換時間極快，延時效應(yīng)微乎其微，產(chǎn)生的誤差只有傳統(tǒng)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(tài)反應(yīng)更為精確真實，特別適用于爆發(fā)力要求較高的重低音功放。 應(yīng)該指出，早期的數(shù)碼功放仍用模擬電路來處理數(shù)字信號，雖然效率提高，但高保真效果較差并有射頻干擾。真正的數(shù)碼功放應(yīng)該采用數(shù)字邏輯電路，以先進的數(shù)字處理技術(shù)來補償晶體管高速導(dǎo)通、截止時引起的失真。 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(shù)碼功率處理（DPPTM）的專利技術(shù)，推出的Class—T（注冊商標）1bit數(shù)碼音頻功放則摒棄了脈寬調(diào)制方式而采用多種信號處理技術(shù)，包括自適應(yīng)預(yù)處理、噪聲整形、預(yù)失真處理和Δ—∑調(diào)制電路，進一步減小失真和噪音。公布Class—T技術(shù)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(shù)字信號（PWM），其頻率取決于鋸齒波產(chǎn)生器。而Class—T的波形卻是脈寬、頻率瞬變的綜合的數(shù)字信號波形，變化速率達到1.5MHz，因此互調(diào)失真率很低，小于0.1%。在20 Hz"20kHz整個音頻范圍內(nèi)，功率輸出特性呈一條平坦的曲線。同時，高頻端的互調(diào)失真率（IHF—IM）也小于0.1%，所以動態(tài)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(shù)的高集成化數(shù)碼功放電路誕生。該芯片48插腳雙直列封裝，內(nèi)含2X300W（4Ω）兩路Class—T電路，采用1bitΔ—∑數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，取樣頻率高達50 MHz，據(jù)稱具有無可比擬的發(fā)燒級音質(zhì)和天下無敵的放大效率。如果外接大功率場效應(yīng)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！這一芯片還具有開機靜音、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(wǎng)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(shù)碼功放芯片 。 數(shù)碼放大器已進入實用階段 以前，數(shù)碼功放只是在實驗室或高價終端音頻放大器應(yīng)用。這幾年的技術(shù)發(fā)展使元件數(shù)減少到只用一兩個芯片就能實現(xiàn)，一般小功率芯片的批量價格已降到五六美元一塊。有人甚至預(yù)言，著名的摩樂定律將要在HI-FI界實現(xiàn)，即芯片容納的晶體管數(shù)量和數(shù)碼處理速度每18個月翻一番。 由于功耗和體積的優(yōu)勢，數(shù)碼功放首先在能源有限的汽車音響中得到應(yīng)用。隨著DVD家庭影院、迷你音響系統(tǒng)、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(chǎn)品日新月異的發(fā)展，數(shù)碼功放也被市場飛速接受。在Tripath公司產(chǎn)品發(fā)布會上同時展示的采用Class—T功放技術(shù)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(yīng)付故事片中動態(tài)爆發(fā)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(shù)碼音頻功率放大系統(tǒng)SD-EX100和SD-EX101。取樣頻率2.8 MHz，是普通CD機的64倍。其動態(tài)范圍之寬、頻率響應(yīng)之快遠超常規(guī)產(chǎn)品，將原始的音樂效果再現(xiàn)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(chǎn)生樂隊就在身邊的感覺。早在1999年，夏普公司就推出過1bit數(shù)碼音頻放大器，但當(dāng)時的初衷是滿足有特異聽覺、財大氣粗的音響發(fā)燒友，價格高達$2000。而這次推出的SD-EX系統(tǒng)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(shù)是緊湊型產(chǎn)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(tǒng)EX5-CMT運用了TA2020 Class—T芯片。這套非常小巧緊湊的系統(tǒng)有一個垂直的載片結(jié)構(gòu)，隱蔽的控制面板，可以回放CD-R/RW、可預(yù)置20個調(diào)頻電臺和10個調(diào)幅電臺。外接兩路低音反射式音箱，并有輔助的音頻輸入端子和動態(tài)聲產(chǎn)生器。雖然TA2020產(chǎn)生的總功率只有30W（15W×2），但音質(zhì)非同一般。今年7月底，Tripath公司雙宣布其TA3020數(shù)碼功放芯片將應(yīng)用于索尼的大功率SRP-700PA/V矩陣混合系統(tǒng)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/視頻信號轉(zhuǎn)換開關(guān)、均衡器、動態(tài)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(chǎn)品中應(yīng)用了TA2020 Class—T芯片，這是一個有5.1聲道輸出的家庭影院系統(tǒng)，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(chuàng)造消費者買得起的家庭影院系統(tǒng)，而Tripath的技術(shù)正中設(shè)計師們的下懷。 除了影音產(chǎn)品和計算機，Tripath數(shù)碼功放還計劃運用到耗電量大的手機和其它通訊設(shè)備上。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(jié)語 高保真領(lǐng)域的騰飛點已在地平線上閃現(xiàn)，人們應(yīng)該熟悉一下數(shù)碼鏈直接放大的概念了，你將聽到有關(guān)這方面的許多言論、許多驚人的進展！在數(shù)碼王國，DAC等這類模擬信號的“中介者”可能會被驅(qū)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(zhì)量差的準數(shù)碼功放還沒有徹底克服電磁噪音問題；有的數(shù)碼功放的標稱功率過于夸大，與芯片廠提供的數(shù)據(jù)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(nèi)容對于電子消費市場和制造商來說，也許是屬于預(yù)測性的，正如DVD技術(shù)剛剛出現(xiàn)時那樣，目前還眾說紛紜，實際結(jié)果有待于未來證明。此間可能包含有許多不測的風(fēng)險，但是，不擔(dān)風(fēng)險就不會有高的產(chǎn)出，不能順之限定產(chǎn)品的開發(fā)日程而失去占領(lǐng)未來市場的機會。 |
