数字功放调制频率及音质

　　数字功放由于工作方式与传统模拟功放完全不同，因此克服了模拟功放固有的一些缺点，并具备了一些独有的特点。高保真、高效率、过载能力强、匹配能力强等都是数字功放的优点。这是由于数字功放工作时功放管一直处于开关状态，失真度不会迅速增加，而且功耗很小。但是数字功放的音质是不是就一定比模拟功放好？一直以来被许多人质疑。在实际听音中发现数值功放存在低音不错，高音刺耳的状况。实际上这个问题在产品开发过程中就已经发现。由数字功放的原理：模拟音频信号(20kHz—20kHz)经过一个PWM的调制，调制信号去控制一个开关功率放大管，最后通过滤波器，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。
　　
　　现在流行的数字功放方案的PWM频率一般工作在300kHz~500kHz范围，有些低音炮甚至工作在100K以下的频率，工作频率越高，越难选择开关管，而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。
　　
　　这是一个两难的选择，于是选用极端快速的开关管，是设计数字功放关键之一。对数字功放的采样频率的研究发现，采样频率直接决定了功率放大器的音质，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300kHz(300kHz-450kHz是目前流行的数字功放的最常见频率)。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弦波的波形，低音可以得到很好的表现出来。2．如果输入一个1kHz的中频信号，那么就产生300k/1k=300，也就是一个周期300个采样点，这个还是可以接受的。3．极端情况是，如果输入一个20kHz的高音信号，那么只产生300k/20k=15，也就是一个周期15个采样点，这种情况就已经不能完整表达一个正弦波信号了，高音频信号已经被破坏了，这就是高音难听的主要原因。
　　
　　下表是调制频率(PWM)对音频调制采样点的关系。从表一不难看出，如果PWM的频率是lOOk输入一个20k的音频信号，它只能把20k的一个周期分辨出5个信号，这显然不行，100k最高可以比较好的表达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lOk的音频。当工作频率达到1—2M的时候，才能真正地把高音的失真减低，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）。
　　
　　由以上分析可知，采样频率越低，高频波形的折线化越严重，为什么有些低频率(400k)的数字功放失真怎么那么低呢？这个主要是出现在失真指标的测量方法上，普通的失真测量是输入1k信号，输出后测最lk信号产生的谐波(2k，3k，4k，5k等)，也就是说实际上标称的失真只是代表lkHz的失真，而不能代表其他信号频率的失真。于是就产生了标称失真指标很低，但是实际的听感不舒服了。回头去看看上面那个表，300k以上的数字功放对1k的表达是比较完美的了。为什么数字功放高音总是听觉不舒服，主要的问题还是调制基频不够高。

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