關(guān)注革命性的音響技術(shù)

近年來(lái)，一種稱為“數(shù)碼功放”的器件悄悄來(lái)到了Hi—Fi領(lǐng)域。有人稱它為音頻放大器的革命，希望給幾成死水一潭的音響業(yè)帶來(lái)生機(jī)。所謂“數(shù)碼功放”，應(yīng)該是讓音頻信號(hào)以純數(shù)碼的形式從輸入開(kāi)始保留到喇叭放音前的最后一級(jí)。其基本電路就是D類放大器。

　　D類放大器

　　D 類放大器實(shí)際上是一種開(kāi)關(guān)放大器，其開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)100kHz以上。輸入端是直接從數(shù)碼信號(hào)源如CD唱機(jī)、DVD影碟機(jī)、DVD Audio或SACD光碟機(jī)以及DTV數(shù)碼電視等輸入的數(shù)碼音頻信號(hào)，而不是經(jīng)過(guò)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換或DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換處理的音樂(lè)模擬信號(hào)。典型的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

　　先由振蕩器調(diào)制直流電源產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)方波信號(hào)，其工作頻率可跟隨輸入信號(hào)變化，設(shè)定為幾十到幾百千赫；脈沖寬度則隨輸入信號(hào)的幅度大小而變化。還可以設(shè)置一個(gè)鋸齒波信號(hào)產(chǎn)生器，其頻率為基準(zhǔn)方波信號(hào)的一倍，并與之同步。鋸齒波信號(hào)用來(lái)同需要放大的、不斷變化的輸入信號(hào)作比較。當(dāng)鋸齒波同輸入信號(hào)發(fā)生差異時(shí)，便產(chǎn)生與其瞬時(shí)振幅一致的相移信號(hào)。再用一個(gè)邏輯上由基準(zhǔn)信號(hào)和相移信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)電路輸出一個(gè)極性經(jīng)過(guò)選擇的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)（PWM信號(hào)）。PWM信號(hào)經(jīng)晶體管放大和高速整流，再通過(guò)低通濾波器濾除高頻成分、平滑處理后回復(fù)為音頻信號(hào)饋送揚(yáng)聲器放音。

　　這種電路最大優(yōu)點(diǎn)是功耗極小。因?yàn)樗ǔ２捎媚投螕舸?、開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換效率極高的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，運(yùn)行中幾乎沒(méi)有損耗，效率可達(dá)90%以上（普通A類或AB類放大器的效率最大也只不過(guò)50%）。高效意味著耗電小、散熱要求低，從而導(dǎo)致集成電路化的大批量生產(chǎn)。其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是失真小。我們都知道，為了增加頻響寬度、防止信號(hào)飽和畸變，幾乎所有放大器都需要使用反饋電路，可是反饋產(chǎn)生的延時(shí)效應(yīng)卻對(duì)原音重現(xiàn)帶來(lái)失真。由于數(shù)碼放大器轉(zhuǎn)換時(shí)間極快，延時(shí)效應(yīng)微乎其微，產(chǎn)生的誤差只有傳統(tǒng)模擬放大器的六分之一，所以對(duì)輸出控制得更好，尤其是瞬態(tài)反應(yīng)更為精確真實(shí)，特別適用于爆發(fā)力要求較高的重低音功放。

　　應(yīng)該指出，早期的數(shù)碼功放仍用模擬電路來(lái)處理數(shù)字信號(hào)，雖然效率提高，但高保真效果較差并有射頻干擾。真正的數(shù)碼功放應(yīng)該采用數(shù)字邏輯電路，以先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)來(lái)補(bǔ)償晶體管高速導(dǎo)通、截止時(shí)引起的失真。

　　Class—T放大器

　　為了有別于早期的D類放大器，一些公司避開(kāi)了這個(gè)名稱。成立于1995年的美國(guó)Tripath公司就屬此類。該公司擁有稱為數(shù)碼功率處理（DPPTM）的專利技術(shù)，推出的Class—T（注冊(cè)商標(biāo)）1bit數(shù)碼音頻功放則摒棄了脈寬調(diào)制方式而采用多種信號(hào)處理技術(shù)，包括自適應(yīng)預(yù)處理、噪聲整形、預(yù)失真處理和Δ—∑調(diào)制電路，進(jìn)一步減小失真和噪音。公布Class—T技術(shù)的白皮書指出：“如果比較一下濾波器前的波形，就可以看出Class—T同D類放大器的明顯差別。D類放大器濾波前是脈沖寬度變化而頻率不變的數(shù)字信號(hào)（PWM），其頻率取決于鋸齒波產(chǎn)生器。而Class—T的波形卻是脈寬、頻率瞬變的綜合的數(shù)字信號(hào)波形，變化速率達(dá)到1.5MHz，因此互調(diào)失真率很低，小于0.1%。在20 Hz~20kHz整個(gè)音頻范圍內(nèi)，功率輸出特性呈一條平坦的曲線。同時(shí)，高頻端的互調(diào)失真（IHF—IM）也小于0.1%，所以動(dòng)態(tài)范圍可大于120dB，噪音電平達(dá)到-100 dB，放大效率超過(guò)90%?！弊?998年以來(lái)，該公司在各方面已取得24項(xiàng)專利。

　　2001年，Tripath公司宣布第一款采用其DPPT專利技術(shù)的高集成化數(shù)碼功放電路誕生。該芯片48插腳雙直列封裝，內(nèi)含2X300W（4Ω）兩路Class—T電路，采用1bitΔ—∑數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，取樣頻率高達(dá)50 MHz，據(jù)稱具有無(wú)可比擬的發(fā)燒級(jí)音質(zhì)和天下無(wú)敵的放大效率。如果外接大功率場(chǎng)效應(yīng)管，輸出功率可提高到2X350W。如采用橋式連接，則功率大得不可思議，1200W！這一芯片還具有開(kāi)機(jī)靜音、過(guò)流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)以電壓過(guò)低/過(guò)高保護(hù)等功能 ，主要面向高級(jí)音響和家庭影院，目前網(wǎng)上訂購(gòu)價(jià)16美元/塊。今年8月底，該公司又推出TK2150（每聲道150W）TK2350（每聲道350W）數(shù)碼功放芯片 。

　　數(shù)碼放大器已進(jìn)入實(shí)用階段

　　以前，數(shù)碼功放只是在實(shí)驗(yàn)室或高價(jià)終端音頻放大器應(yīng)用。這幾年的技術(shù)發(fā)展使元件數(shù)減少到只用一兩個(gè)芯片就能實(shí)現(xiàn)，一般小功率芯片的批量?jī)r(jià)格已降到五六美元一塊。有人甚至預(yù)言，著名的摩樂(lè)定律將要在HI-FI界實(shí)現(xiàn)，即芯片容納的晶體管數(shù)量和數(shù)碼處理速度每18個(gè)月翻一番。

　　由于功耗和體積的優(yōu)勢(shì)，數(shù)碼功放首先在能源有限的汽車音響中得到應(yīng)用。隨著DVD家庭影院、迷你音響系統(tǒng)、機(jī)頂盒、SACD、DVD AUDIO、個(gè)人電腦、LCD電視和平板顯示器等電子消費(fèi)產(chǎn)品日新月異的發(fā)展，數(shù)碼功放也被市場(chǎng)飛速接受。在Tripath公司產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上同時(shí)展示的采用Class—T功放技術(shù)的SONYDVD機(jī)，集多個(gè)功放于一身，插上喇叭就可組成5.1聲道的家庭影院。其外型小巧、音色細(xì)膩、背景潔靜，但應(yīng)付故事片中動(dòng)態(tài)爆發(fā)的音響卻游刃有余，叫人愛(ài)不釋手。 

    2002年5月30日，夏普公司在紐約宣布推出世界上第一組價(jià)格低于500美元的1bit數(shù)碼音頻功率放大系統(tǒng)SD-EX100和SD-EX101。取樣頻率2.8 MHz，是普通CD機(jī)的64倍。其動(dòng)態(tài)范圍之寬、頻率響應(yīng)之快遠(yuǎn)超常規(guī)產(chǎn)品，將原始的音樂(lè)效果再現(xiàn)得細(xì)微無(wú)暇，將模擬放大器所有的“渾濁不清”一掃而光。那輕微的呼吸聲、清晰的軍鼓點(diǎn)擊聲，使聽(tīng)者產(chǎn)生樂(lè)隊(duì)就在身邊的感覺(jué)。早在1999年，夏普公司就推出過(guò)1bit數(shù)碼音頻放大器，但當(dāng)時(shí)的初衷是滿足有特異聽(tīng)覺(jué)、財(cái)大氣粗的音響發(fā)燒友，價(jià)格高達(dá)$2000。而這次推出的SD-EX系統(tǒng)具有難以置信的同等性能和造型，價(jià)格卻不可同日而語(yǔ)。

　　Tripath的專利技術(shù)是緊湊型產(chǎn)品的理想元件。索尼公司于2002年7月初推出的迷你組合音響系統(tǒng)EX5-CMT運(yùn)用了TA2020 Class—T芯片。這套非常小巧緊湊的系統(tǒng)有一個(gè)垂直的載片結(jié)構(gòu)，隱蔽的控制面板，可以回放CD-R/RW、可預(yù)置20個(gè)調(diào)頻電臺(tái)和10個(gè)調(diào)幅電臺(tái)。外接兩路低音反射式音箱，并有輔助的音頻輸入端子和動(dòng)態(tài)聲產(chǎn)生器。雖然TA2020產(chǎn)生的總功率只有30W（15W