高新技术2008NO.27SCIENCETECHNOLOGYINFORMATION科技资讯音频数字功率放大器研发甘云飞(玉林市广电路一号广电中心广西玉林537000)摘要:本文通过一种数字功率放大器的具体实践,提出了一种新的音频数字功率放大器应用的方式。关键词:数字音频功率放大器多比特功率合成响应:TN74文献标识码:A:1672-3791(2008)09(c)-0015-02音频功率放大器是对声音放大的一种装置,应用很广泛,如广播电视、电影院、汽车音响、家庭卡啦OK等。目前市场上和人们使用的音频功率放大器常采用甲类、乙类、甲乙类、OTL和OCL等放大电路的模拟音频功率放大器。此类电路的功率放大器人们研究发展了数十年,也有不少优良的电路,为音响事业作出了—定的贡献。但是,由于晶体管的传输特性所限制,在全频段内的动态范围,无绝对的线性,必然会产生非线性失真;还有,所选用的元件的不对称,也会引起失真;负反馈电路补偿电路、电容器和电感器的响应和变值等,都会产生失真,使保真度下降,音质不理想。同时还增大整个装置的体积,提高了成本。近年来,数字技术在音响视频领域的研究及应用发展很块,如DVD、杜比数字环绕声AC-3、数字影院系统DTS、数字信号处理器DSP。在音响领域中,现在只剩下功放器和音箱(或扬声器)还是模拟形式,这是一个较难的课题,影响了数字技术在这—领域的发展。本文介绍的这种数字功率放大器,包括数字接收电路、滤波和音量控制电路,以及数字信号处理器,整机由个数相等的若干个正负多比特功率单元组成,数字信号处理器按照设定的程序处理输人信号,输出控制若干个正负功率单元;功率单元相互独立工作,输出稳定,负载的总功率为各位元功率单元的合成。输出的功率与输入的音频数码一一对应,响应迅速,保真度高,结构简单。本项目研究的是提供—种高保真、工作可靠、结构简单,与模拟音响兼容、体积小和成本低的数字功率放大器。数字功率放大器的输出功率,遵循公式:P(d)=dnP0/21+dn-1×P0/22+…+d2×P1n00/2n-+d1×P0/2其中,dn=0或1,两种状态,由数字音量输出脉冲决定,n=l、2、3..n。自然数,n≤n0,n0可为15、19、23、31等,确定多比特功率单元的个数,Po为要求的最大输出功率,由数字音量控制设定。实现该公式的电路包括:图1所示,数字功率放大器功率输出示意①数字信号接收电路。络,不会产生非线性失真和时间延迟,幅频②数字音量控制电路。响应都可达到前所未有的高水平。若干个③数字信号处理电路。功率单元的输出的等脉宽、多电平的功率④正、负功率单元模块电路。在总线合成后驱动负载或扬声器。⑤低通滤波电路。因此,本数字功率放大器,结构简单,以上各电路按照处理输入信号的顺序,选材容易,减少了一些不必要的传输环节,输入和输出依序连接,构成数字功率放大器。信噪比极高,失真极小。音频数字功率放大器的负载为扬声图3所示,是本项目研发的数字功率放器,相反的电流,扬声器的振膜往相反的方大器框图。向移动,某一时刻T1多比特功率单元功率图4所示,是本项目研发的数字功率放合成(叠加)大小决定振膜位移的能力,造成大器的数字脉冲时序图。振膜往正方向移动(如向外)为正功率(对应声波的正半周),造成振膜往反方向移动(如向内)为负功率(对应声波的负半周),正负功率两个电流方向是相反的,但时间是不同的,数字功率放大器最终要解决的问题是如何根据声波的情况,””””按时和按量的把功率输出给扬声器。功率合成低通滤波器主要作用是过滤掉功率合成后的超高频成分,是传统的滤波器电路,如图2:是很简单的电路,功放系统的时钟(功率脉冲的间隔时间)足够短,脉冲的数码台阶就很小,扬声器振膜的动作就跟不图4上数码台阶的变化,可以取消低通滤波器,实际上扬声器也是有一定的音频幅频特性的,不图5所示,是多位正、负功率单元模块可能有太高的频率响应,近似于一种带通滤波功率合成的电路原理示意图。器的特性。在图3中的数字音频输入,可以是数字上述结构的数字功率放大器的前两部视濒光盘DUD、VCD、杜比数字环绕声,数纷数字接收、数字滤波和数字音量控制在字影院系统等数字音频信号源,将数字音频现有技术中都有较成熟的电路,可直接采信号输给数字接收电路,数字接收电路采用用,其中的数字音量控制电路,因为在数字域集成电路cs8412。数字滤波电路...