¿Qué es un amplificador digital? ¿Cuál es el principio?
El amplificador de potencia digital utiliza el circuito amplificador de Clase D ya existente, y el circuito amplificador de Clase D utiliza una conexión de puente H de transistor de efecto de campo. La onda de pulso emitida por el efecto de campo del circuito se restablece a la onda sinusoidal original, lo que impulsa al altavoz a producir sonido.
Principio del amplificador de potencia digital
El tubo amplificador de potencia del amplificador de potencia digital funciona en el estado de conmutación. En el estado teórico, cuando el transistor está encendido, la resistencia interna es. cero, no hay voltaje en ambos extremos y, por supuesto, no hay consumo de energía. Cuando, la resistencia interna es infinita, la corriente es cero y no hay consumo; Por lo tanto, el propio transistor como elemento de control no consume energía y la tasa de utilización de energía es particularmente alta.
La Figura 1 es un diagrama de bloques del principio de funcionamiento de un amplificador de potencia digital Clase D. Los amplificadores de potencia de clase D procesan señales digitales de audio moduladas por ancho de pulso (PWM) y la información del sonido queda oculta en el ciclo de trabajo o densidad de pulso de los pulsos.
La ilustración es un método de modulación PWM de señales de audio, que es el más intuitivo; la densidad del pulso se usa a menudo para representar el tamaño de la señal. Cuando la densidad del pulso es alta, el voltaje es alto; La densidad del pulso es escasa y el voltaje es alto. Las señales bidireccionales se pueden modular de otras maneras, como un ciclo de trabajo de 50, es decir, ancho de pulso y ancho de intervalo 1:1, lo que indica que la amplitud de la señal es cero cuando el ciclo de trabajo es mayor que 50, la amplitud es positiva; Y cuanto mayor sea el valor, mayor será la amplitud positiva; cuando el ciclo de trabajo es inferior a 50, la amplitud es negativa y cuanto menor es, más negativa es. Debido a que esta señal no necesita conectarse directamente a equipos externos, no es necesario unificar completamente el formato. Cada fábrica puede modularla según la mejor solución desarrollada por ella misma.
La codificación de audio PWM se puede obtener de dos maneras: una es realizar una conversión de analógico a digital en señales de audio analógicas para generar directamente audio digital PWM y la otra es codificar otro audio digital codificado, como. La codificación CD PCM, a través de la tecnología de procesamiento de señal digital, la convierte en código PWM. Después de obtenerla, esta señal se utiliza para controlar el MOSFET de potencia de conmutación de alta corriente, y el tubo de alimentación genera un código PWM de alta energía. El tamaño del voltaje de salida está determinado por el voltaje de la fuente de alimentación y la corriente de salida está determinada por la impedancia y la forma del circuito del altavoz de carga. El tubo de alimentación funciona en un estado de conmutación. Siempre que las características de conmutación sean buenas, casi no existen requisitos lineales. El costo de fabricación es menor que el de este tipo de transistor de efecto de semicampo de óxido metálico (MOSFET). Se ha utilizado ampliamente en el control industrial y es fácil de obtener. Debido a la caída de voltaje de saturación cuando se enciende el interruptor y la corriente de fuga cuando se apaga, se perderá algo de energía eléctrica, pero la eficiencia total sigue siendo superior al 90%, que es la eficiencia más alta entre todos los tipos de amplificador. circuitos.
El cristal de conmutación emite una forma de onda de modulación de ancho de pulso para convertirse en una señal de audio analógica audible, necesita pasar a través de un filtro de paso bajo con un ancho de banda de 20 KHz para filtrar los componentes de alta frecuencia en el. forma de onda de pulso. Consulte la Figura 3. En términos generales, el voltaje de salida del amplificador de potencia no es un problema al seleccionar el voltaje soportado del capacitor, pero la corriente máxima permitida del inductor debe diseñarse correctamente.
Utilizadas en altavoces y tarjetas de sonido, las tarjetas de sonido con amplificadores de potencia digitales se pueden conectar directamente a altavoces normales, lo que es mucho más cómodo de usar. Con el desarrollo de la tecnología, los amplificadores de potencia digitales también han entrado en el campo del audio.
Como se puede ver en la Figura 1, otra ventaja de los amplificadores de potencia digitales es que pueden amplificar directamente señales de audio digitales. Las señales de audio emitidas por los discos CD y DVD son digitales. Ahora el reproductor debe someterse a una conversión de digital a analógico después de decodificarlas y convertirlas en audio analógico antes de enviarlas. Después de usar un amplificador de potencia digital, la señal de audio digital PCM decodificada se puede ingresar directamente en el circuito de procesamiento de señales digitales para procesarla en un código PWM para su amplificación. Se omiten las dos partes más caras de la conversión de digital a analógico en el reproductor y la conversión de analógico a digital en el amplificador de potencia digital. No solo se daña menos la calidad del sonido, sino que también se puede reducir el costo.
Cuando se utiliza la tecnología de amplificador de potencia digital para producir una máquina completa, el esquema de ajuste de volumen se convertirá en la línea divisoria entre modelos y grados. Una solución simple es utilizar un potenciómetro para atenuar la amplitud de entrada de la señal analógica para lograr una atenuación del volumen, al igual que un amplificador de potencia analógico tradicional. De esta manera, la velocidad de bits de cuantificación de la señal digital no se puede utilizar por completo a volúmenes bajos. , la relación señal-ruido disminuye y el rango dinámico se vuelve más pequeño. Y no se puede utilizar para sistemas de entrada directa de audio digital.