數字處理技術把功率放大器推上新高

    音響中用的功率放大器，常用的是A類或者AB類功放，近年來，利用脈寬調制原理設計的D類功放也進入音響領域。D類功放中的功率晶體管工作在開關狀態(tài)，又稱作數字功放。A類功放的保真度好，但效率甚低，不到10 %，用於高檔的專業(yè)音響；AB類功放的保真度略為遜色，但效率可以達到20 %至40 %，主要用於汽車、家庭音響以及電腦上；D類功放的效率高達80 %至90 %以上，使用時不需要散熱器，或者只需要一只很小的散熱器，但是它的保真度和A類及AB類功放相比則大為遜色。理想的功放是保真度高，同時效率也高。Tripath Technology公司提供一種保真度好、效率高的音頻功率放大器，其中的功率晶體管也是工作在關關狀態(tài)，即D類，為了區(qū)別於用脈寬調制原理設計的D類功率放大器，Tripath把這種音頻功率放大器稱作T類功率放大器。

    用脈調寬制技術的D類功率放大器之所以音質差，原因在於：輸出功率晶體管并不是純粹的開關，也不是匹配得很好，會帶來畸變；晶體管在接通和關閉的過程中，接地點的電位會出現波動，從而增大噪音；功率輸出電路是用兩只（或者四只）功率晶體管接成的橋路，一只功率晶體管導通，另外一只關閉，這之間存在死區(qū)；功率輸出電路和揚聲器之間用一只輸出低通濾波器把音頻以外的成份濾除，讓音頻信號進入揚聲器，但不可能徹底濾除脈寬調制的載波，這也是造成失真的一個因素。
   
    T類功率放大器的功率輸出電路和脈寬調制D類功放相同，功率晶體管也是工作在開關狀態(tài)，效率和D類功放相當。它和D類功放不同的是，它不是使用脈沖調寬的方法。Tripath公司發(fā)明了一種稱作"Digital Power Processing (tm) (DPP(tm))"的數字功率處理技術，它是T類功放的核心。它把通信技術中處理小信號的適應算法及預測算法用到這里。輸入的音頻信號和進入揚聲器的電流經過DPP(tm)數字處理後用於控制功率晶體管的導通關閉，因而不存在脈寬調制D類功放的那些缺陷。音頻功率放大器的失真用兩個指標衡量：一個是THD+N（總諧波失真加噪音）指標，另一個是IMD（互調制失真）指標。如果在20 Hz至20 kHz頻帶上的THD+N指標低於0.2 %，IMD指標低於0.4%，就算是低畸變的了。黃燕彬介紹說，TA1101是輸出10瓦的雙聲道T類功率放大器，它在音頻頻帶上的THD+N為0.02 %，IMD指標為0.04 %，效率高於80 %。此外，T類功放的動態(tài)范圍更寬，響率響應平坦，群延遲小。DDP(tm)的出現，把數字時代的功率放大器推到一個新的高度。
  
    在T類功率放大器中，功率晶體管的切換頻率不是固定的（D類功率放大器中調寬脈沖的頻率是固定的），無用分量的功率譜不是像D類功率放大器那樣是集中在載頻兩側狹窄的頻帶內，而是散布在很寬的頻帶上，例如從1.5 MHz至2.5 MHz的頻帶上，它的波形和擴譜技術的波形相似，因此，功率密度并不高，從而降低了對輸出低通濾波器的要求，同時它產生的EMI也不像D類功率放大器那麼嚴重。雖說D類功放和T類功放所處理的是音頻信號，但會產生EMI，這是因為這兩種功放中的功率晶體管的切換頻率比音頻信號的最高頻率高很多。在A類或者AB音頻功放則不存在這種問題。所以，使用D類功放和T類功放的設計師需要有一點RF設計的知識，并針對EMI下點功夫，例如，合理布置輸出低通濾波器的元件，使自已設計的產品符合電磁兼容性的要求。