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家庭音响的消费者有一种老观念,即设备越大越好,而最强大的系统甚至应该令搬运工都感到犯难。但新一代音响设备、DVD播放机和综合家庭影院系统正在替代这些庞然大物。; ~- }- Z6 a. v: c2 w/ T/ F
采用数字放大的新一代音视频(AV)播放器正变得前所未有的小和轻。借鉴自开关电源的数字放大技术可以使功效提高94%,从而省去了通常与功率晶体管输出级相伴的金属散热片。因此,制造商能够把50瓦的立体声电视与液晶显示屏一道封装在塑料机壳中,并创建带有AM-FM收音机、杜比数字和DTS环绕声解码器的集成式DVD播放机。
) x% {5 L# {. X& r% Z4 h4 b& `2 K: i 由数字放大器实现的多声道音频系统包括汽车娱乐系统以及家庭影院,据市场研究公司Forward Concepts预测,这些应用将使2004到2006年间音频放大器声道的出货量超过10亿个。5 ]: g Y' \7 K& K1 n
目前,整套六声道家庭影院音频播放系统的售价只需100多美元,因此一些音响发烧友对音质感到担忧。事实是“D类”数字放大器需要精心设计的滤波器。滤波器元件(电感和电容)可能与数字放大器试图淘汰的金属散热片一样庞大,但省略它们将给音质造成严重影响。4 J$ D9 k0 C* }' Z1 D
因此,D类及其它类型数字放大器的半导体供应商根据他们的滤波器设计能力来定位自己的产品。在任何情况下,这些厂商都愿意为他们的潜在客户将外部滤波器元件的复杂度、数量和价格降至最低。
9 G1 W+ x1 U4 t) N1 @. N 例如,美国国家半导体和美信(Maxim)等公司正专注于开发低功耗产品,如用于蜂窝电话和PDA的耳机放大器。此类手持设备需要节电性能出众的D类放大器和最小的滤波器,而音质方面的损失在很大程度上不会引起用户的注意。另外,少数公司试图完全地消除滤波器设计问题,他们的典型代表是D2Audio公司,主要面向高端消费类产品。- @) q0 C8 z3 b. G/ b7 _' [; V
一些半导体制造商,如Tripath Technology、TI和Apogee Technology公司,却主推面向大众消费类市场的高功率放大器元件。为了将对外部滤波器的需求降至最低,这些制造商正在采用“零交叉”、扩谱和其它降噪技术。Cirrus Logic公司也宣布要进入这个市场,尽管它的D类产品线一直集中在低功耗耳机放大器上。
# L0 T5 e) ~/ Y0 ~ 滤波器的设计, I/ L4 J" r& \% W: k
在工作中,数字放大器利用一个数字脉冲列的宽度和频率(即脉宽调制)来携带音频信号。 脉冲是由比较器产生的,它们与音频信号的电平相匹配。因此,一个高幅、高频信号由一簇密集的短脉冲表示,而低频、低幅信号则由较长、较稀疏的脉冲表示。
6 L2 p: n& _! R 通过将数字脉冲列输入一对MOSFET功率管,就可以产生音频信号。通常,这对MOSFET管被连接成推拉(push-pull)模式。附加的电感电容滤波器以及扬声器线圈本身延长了信号的“持续性”,有效地使脉冲变得平滑。
- m; [ B' l% r# E+ x9 p( ] 晶体管不是天然的放大器,它们是开关器件。为了让晶体管发挥放大器的作用,正如传统的AB类放大器一样,必须施加一个偏置电流,它迫使晶体管永远悬浮在全开与全关之间的区域内。这意味着AB类放大器的晶体管将吸收电流,因而产生热量,即使在没有音频信号时也是如此。! K9 R7 l) ?6 s$ [+ ~# W, j
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