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发表于 2017-1-13 13:16:15
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本帖最后由 longshort 于 2017-1-13 13:26 编辑
数字录音与数字功放完全是两个领域内的问题，不可混为一谈。对于音响领域，它们的区别是巨大的。
数字录音记录声音的两个基本要求，一是落差巨大的幅度范围，二是听觉能够听到和感受到的所有频率范围。就幅度来说，16位编码可以达到96dB的幅度记录范围，20位和24位则分别达到120dB和144dB的幅度记录范围。对于频率而言，能否完整记录基频的高次谐波的数量，是声音信号保真程度的关键，当前商用设备能够达到的每秒192千次抽样，可以保证对最高21.3KHz基频的4次谐波进行完整的取样，对于细节表现敏感的(8~10)KHz频率，其9次谐波可以完整地获得。因而现代数字录音技术已经达到了一个相当高的水准，对于人耳接受范围的声音表现还算可圈可点。
对于数字功放也有着这两个基本要求，即尽可能大的幅度动态范围和尽可能宽的频率表现。数字功放的末端采用的是开关式放大原理，通过接通宽度在时间上的控制而达到不同的通-断比例，从而在输出滤波器上重现出原信号的幅度值，所以它实际上是一种脉冲宽度的功率放大器。从这种放大器的特点可以看到，最大的幅度动态范围是接通时的最大宽度与最窄宽度之比。
假定现代最好的功率开关管其饱和开通和关断时间都是10ns的水平，若要求90%的功耗效率，那么一个周期中的开通时间长度是100ns，此时如果表示的是最低的电平，那么对于16位的动态范围，最大电平的开通时间当在6.5535ms，这相当于功率开关管需要152.6Hz的斩波频率。
假如要求功放有20KHz的最高重放频率，那么斩波频率不能小于三次谐波的两倍，即120KHz，这时候的周期宽度为83.3us。于是，若要求具有16位的动态范围，则最短脉宽当为0.127ns，这显然超出了饱和高速开关管能够达到的指标，需要在电路中采用抗饱和措施。而一旦使用了抗饱和技术，电路的功耗效率就会下降，电源电压用得越低，下降越明显。而且在高速电路中，为了对抗分布电容和存储电容的影响，驱动功率级所需要的电流非常之大，这也直接降低了功耗指标。再者，对于在非饱和状态下工作的开关管，0.127ns也是一个不容易达到的指标，这相当于开关管具有3.9GHz的截止频率，这大概要去找砷化镓功率元件了，但是有没有这样的元件另当别论。
所以，D类放大器的设计只能退而求其次，选取对人耳感受影响巨大的(8~10)KHz频段的三次谐波的两倍以上，作为功放驱动的斩波频率。这样，斩波频率设为60KHz左右，而最窄脉宽设为5ns，则最大最小之比为12位的动态范围，可以做到70dB，看起来这也说得过去了。而16KHz以上的音频，能直接听到的人还是不多的，能在单位时间内对其取样多少次，那就基本忽略啦。
所以从重放的角度讲，D类放大器能够达到的最好指标，对于模拟放大器那简直是小菜一碟。用数字录音记录声音，而用模拟功放重放声音，这是最好的搭配。
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