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数字功放芯片的工作原理以及应用领域

2021-02-26 16:12

数字功放的基本电路是早已存在的D类放大器(国内称丁类放大器)。以前,由于价格和技术上的原因,这种放大电路只是在实验室或高价位的测试仪器中应用。这几年的技术发展使数字功放的元件集成到一颗芯片中,同时制造成本也在不断下降。事实证明,D类放大器的效率可达到80%以上甚至更高。虽然迄今还没有找到更加理想的开关元件,难免会产生一部分功率损耗,如果使用的器件不良,损耗就会更大些。但是不管怎样,它的放大效率还是达到70%以上,相比下A类和AB类只有25%的效率,是几个级别的提升。
数字功放是一种具有失真小、噪音低、动态范围大等特点的音频功率放大器,在音质的冷暖度、解析力,背景的宁静、低频的震撼力度方面是传统功放不可比拟的。


数字功放和DCDC开关型逆变电路类似。输入的音频模拟信号经过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链,经过开关电路放大后,由低通滤波器滤除高频成分,还原出已放大的输入信号波形,由扬声器放音。众所周知,从上述场效应管H-桥式电路输出的脉冲波是不便直接驱动扬声器发声的。为了重现放大的音频信号,输出波形必须恢复到原来的正弦波。前几年D类放大器的设计,大都采用低通滤波器来解决。由于音频的频带范围为20Hz20000Hz,而载波频率通常是它的5倍以上,因此,滤除载波频率的过程相当简单,就是在扬声器前面接一个截止频率约为25kHz左右的低通滤波器。而在运用到重低音功放时,由于处理的是低频,低通的截止频率可以降低到5kHz左右。滤波器可根据性能要求采用ChebyshevButterworthBessel等电路。滤波器的设计要求较高,弄得不好会引起射频干扰。为降低功耗,一般采用被动元件。


今天,小编带来了三款由工采网代理的韩国Neofidelity(简称韩国NF)数字音频功放芯片:
-NTP8918,是一颗内置DSP的数字Class-D音频功率放大芯片,和传统A类或AB类功放差别在于芯片内部集成了两大模块:数字音频信号处理模块(简称DSP)和全数字PWM调制模块(简称POWER),因此做到了高达90%的转换效率,同时可以进行差异化音效调节,满足高保真的声音输出。韩国NF全系列产品都是IIS数据接口,采样率从8K192KHz都可以满足(具体分型号)。功率方面,NTP8918这颗最高可提供2x15W的输出(BTL模式)或者30W的单通道输出(PBTL模式),在结构设计合理的情况下还能省去散热器,由此极具性价比。在DSP性能方面,NTP8918拥有多达32段可自由调节EQ点和高效精准的DRC功率控制;此外,韩国NFNTP8918上集成了他们独特的技术专利,如NS降噪算法、APEQ功能调节、虚拟3D等,大幅度增强优化声音输出效果。更好的是,NTP8918的所有功能都可以通过IIC控制,在设计和使用上十分便捷,适用范围更加广泛,赢得了市场的一片好评。
-NTP8835,功率输出提升至2x30W,同时加入了ASRC(异步采样率转化)的功能,使得输入IIS的采样频率可从8kHz192kHz自由无差别变化,以应对不同电路方案的设计,NTP8835除了常规的2.0CHBTL)和0.1CHPBTL)设计以外,还能实现2.1CH2xSE+1xBTL)的输出设计;
- NTP8849,是韩国NF的旗舰级芯片,在此前芯片的基础上加上了闭环功能,是一颗具有强大性能的全数字Class-D闭环功放;可以实现多阶谐波的抑制,以及应对电源不稳的情况下稳定输出,在许多知名品牌高端机型上都有选用。
韩国NF功放由于功耗和体积的优势,在国内外具有享受着较好的口碑。


随着DVD家庭影院、迷你音响系统、机顶盒、个人电脑、LCD电视、平板显示器和移动电话等消费类产品日新月异的发展,尤其是SACDDVD Audio等一些高采样频率的新音源规格的出现,以及音响系统从立体声到多声道环绕系统的进化,都加速了数字功放的发展。现在有针对HIFI发烧友而出现了一种新的名词“纯数字功放", 它直接传输数字信号,然后PCM数字信号升频并重整时钟后再经过PCM->PWM转换,直接PWM对数字信号进行放大,PWM功率输出再经过LC组成的LPF电路构成1BIT DAC后直接推动喇叭,带来的好处时数字信号在传输过程中不会带来相位廷迟、相位失真、交越失真等,听感的好处就是声音会更通透、定位更准、声音更接近真实。
在数字功率领域,韩国NF便是佼佼者之一。
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小小路人甲  

2021-02-28 17:50 -

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