什么叫做数字功放？它的电路原理是什么？

　　什么叫做数字功放？它的电路原理是什么？
　　数字功放是什么？数字功放就是数字音频功率放大器，它放大的是0与1的数字信号，而我们熟悉的模拟功放，它放大的是在时间轴上连续变化的电压或电流信号，其信号的幅度与声音的强弱成正比例关系。与数字功放相比，模拟功放显得直观且易理解。
　　据题目问的什么是数字功放？开头只是做了简单的述说数字功放与模拟功放的概念。到底什么是数字功放呢？简单的来说，数字功放就是功率放大级完全处于开关状态的放大器。我们熟知的音频功率放大器有甲类放大器、乙类放大器、甲乙类放大器、丁类放大器，也就是（A、B、AB、D）类放大器，如此分类是按照其工作特点来分的。如果从信号形式来看，前三类放大器处理的都是模拟信号的，是模拟音频功率放大器，即模拟功放。而后者是处理数字信号的，是数字音频功率放大器，即数字功放。
　　因此看看这四类放大器是什么？
　　甲（A）类放大器；指电流连续的流过所有输出器件的一种放大器。此类放大器优点是比其它类型放大器的线性度好，较简单功率低。适应于小信号或低功率中的应用。乙（B）类放大器；指导通时间为百分之五十的一种放大器。
　　甲乙（AB）类放大器；其是A与B类放大器的组合，结构与B类放大器类似。因为它采用一种向每个晶体管提高小偏置电流的电路，所以每个晶体管都不会被彻底的击穿了。既然说其是A与B类放大器的结果，那肯定有它们的＂血统＂。因此，它继承了A类放大器的功耗大，可是它的失真确低多了。它继承B类放大器的是同样采用两个晶体管配合完成任务，所以整体性好。
　　上面述说了模拟功放，最后就是数字功放，丁（D）类放大器。它的晶体管只做开关使用，控制流过负载电流方向，于是其输出级功耗低。既然提到其功耗，它的功耗主要来自于输出晶体管导通阻抗、开关损耗、静态电流这三方面，最后以热量形式散发掉。因此，D类放大器对散热件要求大大的降低，甚至可省略掉。所以说，这类放大器非常适用于紧凑型大功率场合的应用。
　　由于丁类放大器处于开关工作状态，也就是只输出0与1的信号，也受到了广泛的应用。所以把它称之为数字音频功率放大器，即数字功放。从理论上来说，数字功放拥有100%的效率，实际上只有百分之九十以上，那跟模拟功放比起来损耗低多了。
　　数字功放原理
　　数字功放主要由信号调制、功率放大、输出滤波三部分组成。首先，信号调制信号部分负责把输入的模拟音频信号转换为可驱动场效应功率管的脉宽调制信号。此时，把原来模拟音频信号的幅度信息包含在脉宽调整信号宽度中。其次，功率放大部分负责把脉宽信号放大。因为脉宽信号只有高电平和低电平两种状态，所以这样的信号来控制场效应MOSFET通与断就能实现信号放大。又因为它是工作于开关状态下的，所以场效MOSFET几乎是没有损耗的，因此它拥有极高效率（百分之九十以上的效率）。最后，输出滤波部分负责把放大后脉宽信号中的高频分量给滤除，于是得到了脉宽调制信号中携带的音频成分。到这里，输入模拟音频信号被还原，数字功放整个功率放大过程就全部完成。
　　在如今的数字音频功率放大器领域，以它的功率放大级别来看，市场上有数字功放IC、中等功率模块、大功率专业数字功放整机这三种。从这三种衍生出的产品每通道输出功率低的不到一瓦，高的甚至数千瓦，几乎是能满足所有音频功率放大需要。
　　例如数字功放IC，在我们用的笔记本电脑、DVD播放器、移动电话等就用到了。而中等功率模块，在调音台、汽车功放、一些专业有源音箱等就会用到。对于大功率专业数字功放整机，在影院、大型舞台、流动演出队等就会用到。
　　数字功放，又称开关功放、D类功放或丁类功放。数字功放工作时先将音频信号转换成＂0＂、＂1＂这类数字信号，经功率放大后再还原为模拟信号驱动扬声器工作。由于电路工作于开关状态，因此具有很高的效率，一般可达90%以上，并且失真小，动态范围宽，在较低的电源电压下即可输出较大的功率。
　　数字功放的基本工作原理 ▲ 数字功放原理框图。
　　数字功放一般由脉冲发生器、PWM电路、开关放大器及解调器等几部分组成。脉冲发生器产生一个占空比为50%的方波信号，音频信号从Vin端输入，对脉冲发生器输出的方波信号进行脉冲宽度调制，这样即可得到脉宽与输入音频信号幅度成正比的调宽脉冲信号。此信号经开关放大器放大（功率管工作于开关状态）后，再经低通滤波器解调即可驱动扬声器工作，这就是数字功放的基本工作原理。实际中的数字功放电路比这个还要复杂一些，不过现在市场上有很多物美价廉的数字功放IC，想制作数字功放一般没必要再采用复杂的三极管分立元件来制作，直接根据电源电压及输出功率选用相应的数字功放IC即可。下面我们介绍一款物美价廉的立体声数字功放电路，在5V电压下，输出功率即可达到2x3W。
　　立体声数字功放电路 ▲ PAM8403立体声数字功放电路原理图。
　　PAM8403是一款常用的低压立体声数字功放IC，其工作电压范围为2.5~5.5V，可以采用单节18650锂电池或5V手机充电器供电，效率不低于90%。 在电源电压为5V，扬声器为4Ω时，输出功率可达2x3W。
　　PAM8403采用SOP-16封装，其7脚和10脚分别为左右声道输入端，1脚和3脚为左声道输出端，14脚和16脚为右声道输出端。▲ PAM8403数字功放板。
　　上图为成品的PAM8403数字功放板，其使用方法很简单，在＋、-接入3~5V的电源电压，音频输入端接入立体声音频信号，两个输出端接4Ω或8Ω扬声器即可工作。
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　　数字功放就是能够将数字信号进行功率放大的一种电路，也被称为D类放大器或丁类放大器。由于数字信号只有高低电平之分，功放管只工作在截止和饱和状态，所以管子的静态功耗几乎为零，电源转换效率可以达到90％以上，和传统的模拟功放相比最大的优势就是省电。数字功放基本原理
　　一、A/D转换与PWM调制。 要想实现模拟音频信号的放大，首先就需要进行A/D转换，将模拟音频信号经过PWM调至后，转换成脉冲密度与输入信号呈比例关系的数字信号，信号电压瞬时值越高，脉冲密度越大，电压越低，密度越小，这样就将模拟音频信号调制在了数字脉冲密度中，以供后级的开关管放大。
　　二、功率放大。 将模拟音频信号转换成PWM脉冲串后，再作为放大器的输入信号控制大功率开关管进行功率放大，由于脉冲信号只有高电平和低电平，所以开关管只工作在饱和和导通状态，自身损耗很小，放大效率很高，输出电压取决于电源电压，电源电压越高，输出电压越大，这样我们就得到了放大版的脉冲波形。
　　三、滤波器输出。 经由前级开关管将脉冲波形放大之后，由于PWM脉冲频率比音频信号带宽大的多，不能直接用来驱动扬声器，所以还需要一个带宽为20～20Khz的低通滤波器将音频解调出来，还原原始音频信号，驱动扬声器发声。以上为数字功放的基本原理，水平有限，如有错误请在评论区留言指正，让我们共同学习！
　　数字功放的概念
　　顾名思义，数字功放就是将数字信号进行放大的放大器。数字信号只有0、1两种状态，所以放大器在对数字信号放大时，放大器完全可以工作在开关状态(没有交越失真了)，这样就会大大减小功放管的静态损耗，提高了效率。
　　数字功放也称D类放大器，是一种具有失真小、噪音低、动态范围大等特点的放大器。应用在音质功放电路上具有强大的透明度和保真率，其低频的效果是传统的功率放大器不可比拟的，在低音炮的音响上，数字功放的效果很好。数字功放价格相对来说较贵，而且应用数字功放对工程师的要求较高。但随着集成技术的发展，数字功放的价格在逐渐下降。主要应用在汽车音响和要求较高的重低音有源音响中。数字功放的原理
　　数字功放放大的是数字信号，所以为了实现数字功放，就必须将模拟信号转化为数字信号，类似与AD转换，得到的时一连串的0、1组合——PWM波。得到PWM后，对它进行功率放大。由于我们需要的还是模拟信号，所以我们还必须将PWM波通过滤波器变成模拟信号。所以，数字功放电路主要组成：电源电路、A/D转换、功率放大、滤波电路。
　　无论是从电路设计还是PCB制图的角度来说，数字功放电路的设计对工程师的要求较高。电路设计必须得考虑各种因素，而且一个数字功放电路的元器件成本价也得几十、甚至几百人民币。好在数字功放的数据手册上有满足一定要求的电路原理图和PCB布局、布线图，如果真想自己做一块数字功放的板子出来，一定要参考数据手册。
　　数字功放就是利用数字开关电路来进行音频信号放大的功放设备 。其基本原理就是把输入的低电压、小功率的音频信号变成数字信号 ，控制电路中电子电路的开关 ，最后再变成与输入信号波形相同的高电压、大功率的音频模拟信号，推动喇叭发出声音。1、数字功放基本原理
　　普通的功放电路都是模拟放大电路 ，作为放大元件的晶体管等处于放大区域。晶体管要处于放大区域，必须有静态电流，输出电流随输入电流变化，电流太大时晶体管进入饱和状态，失去放大作用。因此模拟功放电路，效率较低，损耗较大。而数字功放是把输入的音频信号变成数字信号，控制场效应管的开和关，输入信号的大小强弱控制开关的频率，开关的频率决定了输出电压的高低，因此数字功放电路就是用输入的音频信号控制电子电路的开关频率，而开关的频率又控制着输出电压高低，所以数字功放就是模拟到数字再到模拟信号的转换。  2、数字功放的优点
　　数字功放电路，工作状态只有开和关，场效应管的开关只需要电压控制驱动，损耗很低。另外，数字电路工作频率较高，集成化程度较高，因此数字功放体积较小。场效应管开关速度快，因此数字功放音频响应范围宽，动态范围大。
　　综上所述，数字功放，就是把模拟信号变成数字信号，控制数字电路的开关，开关速度也就是频率决定输出电压高低，最后推动喇叭发声。数字功放比模拟功放，优点明显：体积小、损耗低、效率高、频率响应范围宽 等。
　　理解这个问题需要有一定的模拟信号和数字信号处理的背景知识。简单说：就是模拟信号经过PWM调制后，将调制后的高频信号由开关电路（H桥类型的DC-DC电路）放大，并利用低通滤波器滤除高频成分后输入到扬声器中。
　　以下转载基本原理和应用介绍：
　　特点
　　此外，数字功放具有失真小、噪音低、动态范围大等特点，在音质的透明度、解析力，背景的宁静、低频的震撼力度方面是传统功放不可比拟的。
　　原理
　　数字功放和DC－DC开关型逆变电路类似。输入的音频模拟信号经过PWM电路调制处理后，形成占空比同输入信号成一定比例的脉冲链，经过开关电路放大后，由低通滤波器滤除高频成分，还原出已放大的输入信号波形，由扬声器放音。图1为D类放大器的典型电路，采用场效应管H－桥式连接。众所周知，从上述场效应管H－桥式电路输出的脉冲波是不便直接驱动扬声器发声的。为了重现放大的音频信号，输出波形必须恢复到原来的正弦波。前几年D类放大器的设计，大都采用低通滤波器来解决。由于音频的频带范围为20Hz～20kHz，而载波频率通常是它的5倍以上，因此，滤除载波频率的过程相当简单，就是在扬声器前面接一个截止频率约为25kHz左右的低通滤波器。而在运用到重低音功放时，由于处理的是低频，低通的截止频率可以降低到5kHz左右。滤波器可根据性能要求采用Chebyshev、Butterworth或Bessel等电路。滤波器的设计要求较高，弄得不好会引起射频干扰。为降低功耗，一般采用被动元件。
　　应用
　　由于功耗和体积的优势，数字功放首先在能源有限的汽车音响和要求较高的重低音有源音箱中得到应用。随着DVD家庭影院、迷你音响系统、机顶盒、个人电脑、LCD电视、平板显示器和移动电话等消费类产品日新月异的发展，尤其是SACD、DVD Audio等一些高采样频率的新音源规格的出现，以及音响系统从立体声到多声道环绕系统的进化，都加速了数字功放的发展。近年来，数字功放的价格呈不断下降的趋势，有关这方面的专利也层出不穷。
　　在数字功率领域，现在有针对HIFI发烧友而出现了一种新的名词＂纯数字功放＂， 它直接传输数字信号，然后PCM数字信号升频并重整时钟后再经过PCM->PWM转换，直接PWM对数字信号进行放大，PWM功率输出再经过LC组成的LPF电路构成1BIT DAC后直接推动喇叭，带来的好处时数字信号在传输过程中不会带来相位廷迟、相位失真、交越失真等，听感的好处就是声音会更通透、定位更准、声音更接近真实。
　　音频数化VD后信号是方波，方波由无数的正弦波组成，就是要频响很宽很平坦的放大器承担，否则D∨还原时会失真，所以集成功放前后要用扫扫频仪很好配置有关电感原件，功块内是无感工艺多级交连的，是频响重要指标可用扫频仪揪选。普通电器工人都会的。
　　原理数字功放和DC－DC开关型逆变电路类似。输入的音频模拟信号经过PWM电路调制处理后，形成占空比同输入信号成一定比例的脉冲链，经过开关电路放大后，由低通滤波器滤除高频成分，还原出已放大的输入信号波形，由扬声器放音。图2为D类放大器的典型电路，采用场效应管H－桥式连接。众所周知，从上述场效应管H－桥式电路输出的脉冲波是不便直接驱动扬声器发声的。为了重现放大的音频信号，输出波形必须恢复到原来的正弦波。前几年D类放大器的设计，大都采用低通滤波器来解决。由于音频的频带范围为20Hz～20kHz，而载波频率通常是它的5倍以上，因此，滤除载波频率的过程相当简单，就是在扬声器前面接一个截止频率约为25kHz左右的低通滤波器。而在运用到重低音功放时，由于处理的是低频，低通的截止频率可以降低到5kHz左右。滤波器可根据性能要求采用Chebyshev、Butterworth或Bessel等电路。滤波器的设计要求较高，弄得不好会引起射频干扰。为降低功耗，一般采用被动元件。
　　数字功放太容易坏了，我买了tda7498e的功放板标称功率是150瓦乘2工作电压是14至35伏。先是买了一个50多块钱的，结果用32伏的电源连声音都没有出来就短路了。没办法只能认倒霉了丢掉了。又买了70多块钱的，还是用的32伏的电源，结果一首歌没听完又短路了，还好这个卖家有质保，给我换了一个，可第二个又短路了，没办卖家给我退了。然后又买了tda7498尾数没有e的这个还是用的32伏电源，用的两个个月，竟然输出管脚短路烧掉了。也过了质保期了。无奈啊
　　数字功放英文（Digital Audio Amplifier）,所以又被称为D类功放，其实是功放中集成了解码芯片。随着科学的发展，更轻便的生活方式被广大普通人群所接受，而对于科技的认知也越发走向轻便化和节能化的方向，相较于传统的A类和AB类功放，臃肿，费电，高发热越来越需要改变
　　（图：经典的A类功放，舞仕刚柔mosconi功放）
　　基本上，数字（D类）放大器接收输入的模拟信号，并将其转换为包含脉冲宽度的数字表示形式。尽管存在许多不同的设计变型，但D类功放本质上是开关放大器或脉冲宽度调制器（PWM）设计。输入的模拟音频信号用于调制非常高频率的脉宽调制（PWM）载波，该载波可以完全打开或关闭输出级。稍后，必须使用重建滤波器将这种超高频载波从音频输出中移除，以便没有剩余的超高频开关组件损坏音频信号。
　　脉冲宽度和脉冲代码调制的差异
　　数字功放的操作有点类似于CD或数字录音机与PCM（脉冲编码调制）（所有数字音频录制媒体的基础）一起工作的方式。在PCM数字记录（例如CD）中，数字采样ADC（模数转换器）使用数字1和0＂描述＂输入的模拟电压和频率。但是在数字放大器中，脉宽调制器将低频音频信号描述为这么多毫秒宽的＂脉冲宽度＂。（高频将是一个较窄的脉冲，而毫秒级的宽度较小-见图）。一旦根据脉冲宽度＂描述＂了模拟音频信号（弯曲的红色正弦波），就将其放大，然后转换回模拟形式。在此过程中，重建滤波器必须去除所有通断脉冲，
　　数字功放是＂功率DAC＂，当然DAC（数模转换器）是所有数字记录媒体的基础，无论我们谈论的是CD，高分辨率音频，蓝光音轨，DVD视频等。有些人认为＂所有数字功放都是屁话＂是不正确的。
　　D类放大的不同形式
　　尽管我们可能认为＂数字＂意味着数字功放中的所有电路均工作于开/关脉冲，但实际上有许多不同的类型，包括具有模拟元件的数字放大器。
　　(图：颇具代表性的舞仕刚柔mosconi DSP 8to12 Areospace处理器，这是独立的DSP)
　　(图：这是集合了DSP的数字功放：mosconi ONE 90.8 DSP)
　　数字放大器将具有模拟或数字输入。具有模拟输入的优质数字放大器可以使用模拟反馈网络来降低放大器的失真，就像A / B类模拟放大器使用负反馈网络来减少失真一样。但是，仅接受数字输入的数字功放必须依靠输入的数字信号来降低失真。