전력 소비량과 부피의 장점으로 인해 디지털 증폭기는 에너지가 제한된 자동차 음향과 수요가 높은 액티브 서브우퍼 스피커에 먼저 적용된다. DVD 홈 시어터, 미니 스피커 시스템, 셋톱 박스, 개인용 컴퓨터, LCD TV, 평면 패널 모니터, 휴대폰 등 소비자용 제품이 급속히 발전함에 따라 특히 SACD, DVD 오디오 등 샘플링 주파수와 같은 새로운 음원 사양의 출현과 스테레오 사운드에서 다채널 서라운드 시스템으로 스테레오 시스템의 진화가 가속화되고 있습니다. 최근 몇 년 동안 디지털 증폭기의 가격이 계속 하락하여 이 분야의 특허가 속출하고 있다.
클래스 D 출력 및 소비 전력은 클래스 B 전력 증폭기의 소비 비율에 비례합니다.
저주파 오디오 신호로 고정 고주파 주파수 펄스 폭을 조절하는 증폭기를 클래스 D 증폭기라고 하며, 디지털 오디오 증폭기라고도 합니다. 그것의 가장 큰 특징은 효율성이 매우 높기 때문에 (이론적으로 65,438+000% 에 달할 수 있고, 실제로는 85% 이상에 이를 수 있음), 매우 작은 전자장치를 사용하면 매우 큰 전력의 오디오 증폭기를 만들 수 있다는 것이다.
저전력 증폭기, 즉 1W-3W 의 경우 동일한 재생 내용에서 AB 클래스 증폭기와 클래스 D 증폭기의 전력 효율은 각각 AB= 15%, D=75% 입니다. 1W 음악을 재생할 경우 AB 클래스 증폭기는 6.7W 를 소비하는 반면 클래스 D 증폭기는 동일한 재생 조건에서 1.33W 만 소비합니다. 따라서 클래스 D 증폭기를 사용하면 배터리 수명을 5 배 연장할 수 있습니다 (6.7W/ 1.33W). 휴대폰, DVD, MP3, PMP 외에도 아이팟, 휴대폰, 디지털 액자와 같은 인기 있는 제품이 있습니다. 그럼 중간 전력의 경우, 10W-30W 의 전력 증폭기입니다. AB 급 증폭기와 D 급 증폭기의 전력 효율은 각각 AB= 25% 와 D=80% 입니다. 10W 음성을 재생할 경우 AB 클래스 증폭기는 40W 의 전력을 소비하는 반면 클래스 D 증폭기는 동일한 조건에서12.5W 만 소비합니다. 따라서 클래스 D 증폭기를 사용하면 전력 비용 (40W/ 12.5W) 을 거의 3 배 줄일 수 있으며 클래스 D 증폭기에서 발생하는 2.5W 열은 일반 전원 패키지 및 PCB 설계를 통해 처리할 수 있으며 추가 히트싱크가 필요하지 않습니다. 고전력 출력의 경우, 100W-200W 의 클래스 D 디지털 증폭기도 자동차 음향에서 자리를 잡을 수 있다. 이러한 고전력 하에서 클래스 D 증폭기는 반드시 방열판을 사용하지만 열 면적과 양은 클래스 AB 증폭기에 필요한 것보다 작습니다. 클래스 D 증폭기는 효율이 높기 때문에 자동차 엔진을 시동하지 않고 장시간 사용할 수 있으며 배터리 전력을 많이 소모하지 않습니다. 클래스 D 증폭기는 이미 현재의 자동차 음향이 되었다.
전자제작망 노다선생님은 클래스 D 디지털 오디오 증폭기의 기술이 이미 성숙했기 때문에 일부 클래스 D 디지털 오디오 증폭기의 대표적 회로와 증폭기 전용 오디오 전원 공급 장치를 설계하여 모두가 배우고 제작할 수 있도록 할 계획이라고 생각합니다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 컴퓨터명언)
클래스 d 디지털 오디오 증폭기의 전력 비용 및 냉각 비용 이점
제조업체는 전력을 계산할 때 소리 함량을 기준으로 하는 것이 아니라 전통적인 사인파 신호를 입력으로 사용한다. 사인파 신호의 경우 AB 클래스 증폭기와 클래스 D 증폭기의 전력 효율은 각각 약 45% 와 80% 입니다. 클래스 D 증폭기의 총 전원전력이 약 30W/80%=37.5W 이고 클래스 B 증폭기의 총 전력이 약 30W/45%= 66.7W 인 경우 클래스 D 증폭기를 사용하면 약 30W 를 절약할 수 있습니다. 전력 증폭기의 전원은 전원 장치에 의해 제공되기 때문에 클래스 D 전력 증폭기의 전원 장치 비용이 크게 절감됩니다. 또한 전원 장치 라디에이터 및 전력 증폭기 라디에이터 비용과 회로 보드 공간 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
디지털 전력 증폭기의 작동 모드가 기존의 아날로그 전력 증폭기와 완전히 다르기 때문에 아날로그 전력 증폭기의 고유 단점을 극복하고 몇 가지 고유한 특징을 가지고 있습니다.
1. 과부하 용량 및 동력 예비비
디지털 증폭기 회로의 과부하 능력은 아날로그 증폭기보다 훨씬 높다. 아날로그 전력 증폭기 회로는 클래스 A, 클래스 B 또는 클래스 AB 전력 증폭기 회로로 나뉘며, 정상 작동 시 전력 증폭기가 선형 영역에서 작동합니다. 과부하 후, 증폭기는 포화 지역에서 작동하며, 고조파 왜곡이 발생하고, 왜곡도가 배가되고, 음질이 급속히 악화된다. 그러나 디지털 전력 증폭기는 전력 확대 중 항상 포화 영역과 컷오프 영역에 있습니다. 증폭기가 손상되지 않는 한 왜곡은 1 과 같이 빠르게 증가하지 않습니다.
그림 1 전체 디지털 전력 증폭기와 일반 전력 증폭기의 과부하 왜곡 비교
디지털 증폭기는 스위치 증폭 회로를 사용하여 75%~90% (아날로그 전력 증폭기 효율은 30%~50% 에 불과함) 까지 매우 효율적입니다. 작업 시 기본적으로 열이 나지 않습니다. 따라서 아날로그 증폭기의 정적 전류 소비가 없고, 거의 모든 에너지가 오디오 출력으로 남겨져 있고, 앞뒤에는 아날로그 확대와 네거티브 피드백이 없기 때문에' 동적' 특성이 더 좋고, 일시적인 반응이 좋고,' 폭발감' 이 강하다.
교차 왜곡 및 불일치 왜곡
아날로그 을류 증폭기는 0 점 이상 왜곡됩니다. 출력 파형의 양수 및 음수 교차점에 있는 트랜지스터가 작은 전류 아래의 비선형 특성으로 인해 발생합니다 (신호가 작으면 트랜지스터가 컷오프 영역에서 작동하고 전류가 통과하지 않아 출력이 심하게 왜곡됨). 그러나 디지털 증폭기는 스위치 상태에서만 작동하며 교차 왜곡은 발생하지 않습니다.
푸시-풀 트랜지스터의 특성이 일치하지 않아 아날로그 전력 증폭기는 비대칭 출력 파형의 불일치 왜곡이 있기 때문에 푸시-풀 증폭 회로를 설계할 때 앰프 튜브에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다. 디지털 증폭기는 스위치 튜브의 매칭에 대한 특별한 요구 사항이 없으며 기본적으로 엄격한 선택 없이 사용할 수 있습니다.
전력 증폭기 및 스피커 매칭
아날로그 증폭기의 내부 저항이 크기 때문에 서로 다른 저항 값을 가진 스피커를 일치시킬 때 아날로그 증폭기 회로의 작동 상태는 부하 (스피커) 크기의 영향을 받습니다. 디지털 증폭기의 내부 저항은 0.2ω (스위치 내부 저항+필터 내부 저항) 를 초과하지 않으며 부하 (스피커) 에 대한 저항 값 (4 ~ 8ω) 을 완전히 무시할 수 있으므로 스피커와의 일치 문제가 없습니다.
4. 과도 상호 변조 왜곡
거의 모든 아날로그 전력 증폭기는 음의 피드백 회로를 사용하여 전기 음향 지표를 보장합니다. 네거티브 피드백 회로에서 위상 보정 회로는 기생 진동을 억제하는 데 사용되며 기생 진동은 일시적인 상호 변조 왜곡을 생성합니다. 디지털 전력 증폭기는 전력 변환에 아날로그 증폭 피드백 회로를 사용하지 않으므로 일시적인 상호 변조 왜곡을 방지합니다.
5. 음향 위치
아날로그 전력 증폭기의 경우 출력 신호와 입력 신호 사이에는 일반적으로 위상차가 있으며, 출력 전력이 다르면 위상 왜곡도 다릅니다. 디지털 증폭기는 디지털 신호 확대를 사용하여 출력 신호의 위상이 입력 신호의 위상과 정확히 일치하고, 이동이 0 이므로 오디오 및 비디오 포지셔닝이 정확합니다.
업그레이드
디지털 전력 증폭기는 스위치 증폭기 모듈을 간단히 교체하여 고전력을 얻을 수 있다. 고전력 스위치 확대 모듈 비용은 낮으며 전문 분야에서 광범위한 발전 전망을 가지고 있습니다.
7. 생산 디버깅
아날로그 증폭기의 각 작업점에는 디버깅 문제가 있어 양산에 불리하다. 디지털 증폭기는 대부분 디지털 회로로 디버깅 없이 정상적으로 작동하며 대량 생산에 특히 적합하다.
셋째, 디지털 전력 증폭기와 "디지털" 전력 증폭기의 차이점
소위 "디지털" 전력 증폭기는 단지 상위급에서 디지털 신호 처리를 사용하는 것이다. 아날로그 오디오 신호 또는 디지털 오디오 신호 입력 후 기존 디지털 오디오 처리 집적 회로를 활용하여 음장 처리, 디지털 지연, 반향 등의 기능을 제공합니다. 마지막으로 오디오는 아날로그 전력 증폭기 모듈에 의해 확대됩니다. 일반적인 회로 블록 다이어그램은 그림 2 에 나와 있습니다. 그림 2 에서 볼 수 있듯이 각 모듈의 인터페이스는 시뮬레이션됩니다. 디지털 음장 처리 모듈의 일반적인 원리 상자 그림은 그림 3 에 나와 있습니다.
그림 2 디지털 증폭기 회로 구성 상자 그림 3 디지털 음장 처리 모듈 원리 상자.
각종 집적 회로 업체들은 디지털 음장 처리, 디지털 노래방, 디지털 돌비 디코딩 집적 회로를 출시했지만. 그러나 현재 대부분의 전력 증폭기는 아날로그 오디오 신호만 수신할 수 있으므로 집적 회로의 인터페이스는 대부분 시뮬레이션이며, 모듈, 디지털 아날로그 변환을 반복해야 하며, 양적 소음을 도입하여 음질을 악화시킬 수 있습니다.
모든 디지털 전력 증폭기에서 스피커용 인터페이스 (현재 스피커는 아날로그 오디오 신호만 받아들일 수 있기 때문) 를 제외한 오디오 신호는 전력 증폭기 내부에서 디지털 신호로 처리됩니다 (전력 확대 포함). 아날로그 오디오 신호는 처리되기 전에 디지털 신호로 변환되어야 합니다.