關注革命性的音響技術

近年來，一種稱為“數(shù)碼功放”的器件悄悄來到了Hi—Fi領域。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)帶來生機。所謂“數(shù)碼功放”，應該是讓音頻信號以純數(shù)碼的形式從輸入開始保留到喇叭放音前的最后一級。其基本電路就是D類放大器。

　　D類放大器

　　D 類放大器實際上是一種開關放大器，其開關頻率高達100kHz以上。輸入端是直接從數(shù)碼信號源如CD唱機、DVD影碟機、DVD Audio或SACD光碟機以及DTV數(shù)碼電視等輸入的數(shù)碼音頻信號，而不是經(jīng)過ADC模數(shù)轉換或DAC數(shù)模轉換處理的音樂模擬信號。典型的實現(xiàn)過程如下：

　　先由振蕩器調制直流電源產生一個基準方波信號，其工作頻率可跟隨輸入信號變化，設定為幾十到幾百千赫；脈沖寬度則隨輸入信號的幅度大小而變化。還可以設置一個鋸齒波信號產生器，其頻率為基準方波信號的一倍，并與之同步。鋸齒波信號用來同需要放大的、不斷變化的輸入信號作比較。當鋸齒波同輸入信號發(fā)生差異時，便產生與其瞬時振幅一致的相移信號。再用一個邏輯上由基準信號和相移信號控制的開關電路輸出一個極性經(jīng)過選擇的脈沖寬度調制信號（PWM信號）。PWM信號經(jīng)晶體管放大和高速整流，再通過低通濾波器濾除高頻成分、平滑處理后回復為音頻信號饋送揚聲器放音。

　　這種電路最大優(yōu)點是功耗極小。因為它通常采用耐二次擊穿、開關轉換效率極高的場效應晶體管，運行中幾乎沒有損耗，效率可達90%以上（普通A類或AB類放大器的效率最大也只不過50%）。高效意味著耗電小、散熱要求低，從而導致集成電路化的大批量生產。其另一個優(yōu)點是失真小。我們都知道，為了增加頻響寬度、防止信號飽和畸變，幾乎所有放大器都需要使用反饋電路，可是反饋產生的延時效應卻對原音重現(xiàn)帶來失真。由于數(shù)碼放大器轉換時間極快，延時效應微乎其微，產生的誤差只有傳統(tǒng)模擬放大器的六分之一，所以對輸出控制得更好，尤其是瞬態(tài)反應更為精確真實，特別適用于爆發(fā)力要求較高的重低音功放。

　　應該指出，早期的數(shù)碼功放仍用模擬電路來處理數(shù)字信號，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)碼功放應該采用數(shù)字邏輯電路，以先進的數(shù)字處理技術來補償晶體管高速導通、截止時引起的失真。

　　Class—T放大器

　　為了有別于早期的D類放大器，一些公司避開了這個名稱。成立于1995年的美國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，推出的Class—T（注冊商標）1bit數(shù)碼音頻功放則摒棄了脈寬調制方式而采用多種信號處理技術，包括自適應預處理、噪聲整形、預失真處理和Δ—∑調制電路，進一步減小失真和噪音。公布Class—T技術的白皮書指出：“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（PWM），其頻率取決于鋸齒波產生器。而Class—T的波形卻是脈寬、頻率瞬變的綜合的數(shù)字信號波形，變化速率達到1.5MHz，因此互調失真率很低，小于0.1%。在20 Hz~20kHz整個音頻范圍內，功率輸出特性呈一條平坦的曲線。同時，高頻端的互調失真（IHF—IM）也小于0.1%，所以動態(tài)范圍可大于120dB，噪音電平達到-100 dB，放大效率超過90%。”自1998年以來，該公司在各方面已取得24項專利。

　　2001年，Tripath公司宣布第一款采用其DPPT專利技術的高集成化數(shù)碼功放電路誕生。該芯片48插腳雙直列封裝，內含2X300W（4Ω）兩路Class—T電路，采用1bitΔ—∑數(shù)模轉換技術，取樣頻率高達50 MHz，據(jù)稱具有無可比擬的發(fā)燒級音質和天下無敵的放大效率。如果外接大功率場效應管，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！這一芯片還具有開機靜音、過流保護、過溫保護以電壓過低/過高保護等功能 ，主要面向高級音響和家庭影院，目前網(wǎng)上訂購價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)碼放大器已進入實用階段

　　以前，數(shù)碼功放只是在實驗室或高價終端音頻放大器應用。這幾年的技術發(fā)展使元件數(shù)減少到只用一兩個芯片就能實現(xiàn)，一般小功率芯片的批量價格已降到五六美元一塊。有人甚至預言，著名的摩樂定律將要在HI-FI界實現(xiàn)，即芯片容納的晶體管數(shù)量和數(shù)碼處理速度每18個月翻一番。

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

    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機的64倍。其動態(tài)范圍之寬、頻率響應之快遠超常規(guī)產品，將原始的音樂效果再現(xiàn)得細微無暇，將模擬放大器所有的“渾濁不清”一掃而光。那輕微的呼吸聲、清晰的軍鼓點擊聲，使聽者產生樂隊就在身邊的感覺。早在1999年，夏普公司就推出過1bit數(shù)碼音頻放大器，但當時的初衷是滿足有特異聽覺、財大氣粗的音響發(fā)燒友，價格高達$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，價格卻不可同日而語。

　　Tripath的專利技術是緊湊型產品的理想元件。索尼公司于2002年7月初推出的迷你組合音響系統(tǒng)EX5-CMT運用了TA2020 Class—T芯片。這套非常小巧緊湊的系統(tǒng)有一個垂直的載片結構，隱蔽的控制面板，可以回放CD-R/RW、可預置20個調頻電臺和10個調幅電臺。外接兩路低音反射式音箱，并有輔助的音頻輸入端子和動態(tài)聲產生器。雖然TA2020產生的總功率只有30W（15W