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2023年11月21日 16:29
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数字功放的音质,一直以来被许多人灸病,低音不错,高音刺耳,实际上的确如此我们在开发产品过程中,也发现这个问题。我们回到数字功放的原理: 音频信号(20~20K)经过一个PWM的调制,然后通过一个开关功率放大电路,把PWM信号放大,***后通过滤波器,把PWM信号滤除掉,这样就剩下一个大功率的音频信号可以直接推动喇叭了。这个调制过程是数字功放的关键。
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一般现在流行的几个数字功放的方案的PWM频率都是工作在300K~500k范围,有些低音跑甚至工作在100K以下的频率。工作频率越高,越难选择开关管,开关的速度如果变慢了,容易发热,想减轻发热,就需要把死区调大,死区调大了,就导致失真变大。这个是一个两难的选择。于是选用极端快速的开关管,是数字功放要务。
数字功放的采样频率,直接决定了音质,这个是我们在开发数字功放的过程中发现的一个重要现象。举个简单的例子,应该可以很好理解这个原理。
假设PWM的开关频率为300K(300~450K是现在市面上的数字功放的***常见的频率)
1:如果输入一个20HZ的低频信号进入,那么等于把一个20HZ的低频信号周期分割为15000个采样点,这个采样点足够在输出的时候完美表达一个正玄波的波形,低音可以得到很好的表现。
2:如果输入一个1K的中频信号,那么他就产生300K/1K , 也就是一个周期300个采样点,这个还是可以接受的,但是已经开始恶化了。
3:如果输入一个20K的中频信号,那么只产生300K/20K ,也就是一个周期15个采样点, 已经不能完整表达一个正玄波了,个人认为,这就是高音恶化难听的主要原因,我们再来看看,到底多高的频率能高好的表达音频信号。
如果PWM的频率是100K 输入一个20K的音频信号,他只能把20K的一个周期分辨出5个信号,这显然不行,100K可以比较好的表达1K的信号(有100个采样点),所以工作在100K的数字功放只能是作为低音炮(20~250HZ)。一个300K的数字功放也只能比较完美的表达5K(有60个采样点)的高音。一个600K的数字功放,可以比较好的表达10K的音频。
当工作频率达到1~2M的时候,才能真正的把高音的失真减低,减低并不等于完美:)能追求更高的频率是每个数字功放设计师的梦想,但是必须基于更先进的器件(更高的工作频率的功率管)
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