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隨著系統的魯棒性和音質的提升，與前幾代產品相比，最新的D類音頻解決方案已經得到了顯著的改進。D類放大器具有與生俱來的優勢，包括較高的功率效率、低發熱量等，可實現更小、更輕的消費類產品。 利用這些優勢，基于D類技術的音頻芯片正在對今天的消費類產品產生著巨大的影響，尤其是在平板數字電視和便攜式應用領域。 數字電視與D類技術的結合 雖然傳統的模擬放大器對CRT電視來說是一種很好的選擇，但是對平板電視就顯得力不從心了。這是因為設計師必須為了實現輕薄的產品，在限制音頻輸出功率和質量方面做出極大的讓步。A類和B類放大器不但效率低，還會產生不必要的熱量，引發難以處理的設計挑戰，而且還需要散熱器，導致了進一步的設計問題。大多數平板電視都面臨著來自視頻系統本身功耗和散熱問題的很大挑戰。因此，許多平板電視只能在每個聲道提供大約5W的功率。D類數字放大技術已經可以提供解決平板電視主要挑戰的解決方案，即可以在最大限度地減少熱耗散的同時，在輕薄尺寸中獲得高質量的音頻效果。 目前，D類技術可在一個芯片上集成功率級和控制器，可以實現超過85%的效率，而且不需要散熱器。將新型D類芯片集成在系統中，平板電視就可以提供增強的音頻功率(每聲道大約15W)，音質水平也得到了全面提升。因此，OEM廠商可以實現增強的音頻功率和質量，以更好地匹配視覺體驗。 表1是傳統的線性模擬放大器與數字PWM放大器的對比。 表1 單片線性電路和PWM放大器的對比 目前，D類技術已接近模擬放大器的性能水平，在某些方面甚至超過了性能期望值。其目前的功率水平已經相當于模擬放大器，而總諧波失真(THD)也與模擬放大器處于同等水平。事實上，其動態范圍已超過了集成的模擬放大器性能的平均值，后者通常低于80dB。先進的數字放大器可以實現超過100dB的動態范圍——靜音與最大功率輸出之差。 出現在導通期間的噪聲是另一個挑戰。雖然使用繼電器和較大的隔直流電容器相當昂貴，但是數字集成有助于實現對放大器啟動的更強大的控制，而無需增加材料成本。因此，Cirrus Logic公司簡化了音頻通道，不使用反饋即可獲得較好的音質。已有的開關電源足以提供穩定的電壓。不過，那些采用傳統變壓器和擔心濾波的高端應用還是在采用本地電源反饋。 為了滿足平板數字電視獨特的系統設計需求，Cirrus Logic最近推出了一種高度集成的、基于D類技術的音頻放大器CS4525。它集成了立體聲ADC、采樣率轉換器、數字音頻處理器，以及包括控制器和功率級的完整的30W D類放大器(例如每聲道15W)。CS4525的獨特之處在于，它支持輸入的模擬和數字音頻信號，其高效的功率級無需在系統設計中使用散熱器。 便攜式產品中的 D類技術優勢 通常，D類技術可以利用更小的面積為便攜式產品提供更高的輸出功率和更低的電壓。這種降低的功耗可以實現更長的電池壽命。D類技術也減少了系統設計的元件數，從而有助于降低成本。此外，采用D類技術的芯片尺寸通常比較小，可以更好地匹配空間有限的便攜式產品電路板設計。 D類系統設計的另一個問題是濾波。D類放大器的輸出需要濾波，一些倡導者把電感線圈作為驅動揚聲器濾波器的一部分，而另一些人則創建了一套獨立于揚聲器特性的全濾波輸出的完整設計。對那些將揚聲器作為產品一部分的音頻系統來說，在揚聲器中使用電感有助于節省元件成本。 對便攜式音頻應用來說，由于耳機電線比較長，其輸出必須經過全濾波而不出現帶外噪聲。但是，電線可能成為EMI的天線。由于需要電感器，用一個D類放大器實現這一點是很困難的，因為電感器的體積比較大，可能使應用中的音頻性能受到影響。因此，一些產品，例如CS42L52立體聲D類放大器，為了實現更低的功耗，耳機輸出采用了一個傳統的低EMI模擬放大器，以及一個用于揚聲器輸出的更大功率的D類放大器，這些通常都集成于產品本身，可最大限度地減少所需的濾波量。 CS42L52采用了地居中輸出放大器。利用與耳機回送(接地)的直流電位相等的放大器輸出，直流電就不會流過頭掛聽筒。這樣，就不必使用昂貴的、體積較大的隔直流電容器，也不會影響音質。因為這樣做需要有正負電源電壓存在，可在耳機放大器上集成一個充電泵，以產生負電源電壓來滿足這個要求。這種電荷泵比較有效，只需要極少的外部元件。 這種設計方法不僅無需在耳機中使用去耦電容器，還有助于1.8V系統有足夠的功率產生可接受的收聽音量。該電荷泵可以產生－1.8V的電源電壓，可有效地驅動3.6V的放大器。 |
