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D類音頻功放IC的失真敏感性及防破音Non-Clip功能的應用
文章來源: 更新時間:2010/4/1 23:15:00
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    D類功放的失真敏感性。注意,這裏使用瞭一個新詞“失真敏感性”。就是專門針對D類功放的失真度的。推廣D類功放的芯片公司除瞭喜歡标榜“高效率”,還喜歡說D類功放失真度很低,一般不到1%。事實上,1%的失真度指标是非常理想的,AB類功放1%的失真度是幾乎聽不出來的,而國标也隻是要求在10%以内就許可。但D類功放就不行瞭,1%的失真已經能聽出來有些雜音或破音,如果要達到10%,估計來聽音的消費者已經落荒而逃瞭。所以在失真度方面,D類功放不但沒優勢,而是大大的劣勢。

   下面重點介紹一種防破音Non-Clip技術,可以有效地解決D類功放IC失真的問題,從而輕松在便攜式播放器中應用D類放大器實現高保真HI-FI音質。

        爲什麽需要無破音(NCN)功能

         在一首歌曲中,有的時段聲音大,有的時段聲音小,最大聲音到最小聲音的範(fàn)圍是這首歌曲的動(dòng)态範(fàn)圍(Dynamic Range),一般歌曲的動(dòng)态範(fàn)圍在40-60dB。下圖是一首普通mp3歌曲的波形曲線。       

         對不同的音樂文件,如mp3,音量大小也會有很大的差别,有的mp3音量大,有的音樂音量 小。但是用戶在播放音樂的時候,通常喜歡增大音量來表現自己的手機夠“酷”夠“炫”。但是,音量的增加其實受到瞭電池電壓和揚聲器、音腔的約束,都會 有一個最大的不破音輸出幅度,超過瞭這個幅度就會産生削波失真。比如說,當電池充滿電時,電池電壓是4.2~4.3V,這時就可以播放出比較大的音 量,當使用瞭一段時間,電池電壓下降到3.6V,那麽能播出的最大音量也會相應下降,如果仍然使用4.2V時的音量設置,在3.6V的時候就會破音失 真,這是電學方面的影響。另外中使用的揚聲器的直徑、動态範圍、頻響特性,音腔設計,也對最終音質有較大的影響,即便電信号足夠大,但是聲電轉換環節 效率不高,也會影響最終的音量以及音色。
将上面的音樂放大,如下圖所示:爲瞭避免削波失真,小聲音放不大,和背景噪音混在一起聽不清楚;要聽到小的聲音,将音量加大,大的聲音就發生削波失真,産生破音,而且信号削波後會産生大量諧波,對揚聲器造成很大的沖擊,很容易損壞揚聲器單元。


        由上可以看出,用便攜式播放器播放音樂的時候,通過簡單的音量調節很難在小聲音和大聲音之間折衷。這時就需要使用防破音Non-Clip技術,在音量增大的時候,大聲音也不會超過最大的不失真幅度。如下圖所示,上面的音樂經過防破音Non-Clip處理後,做到瞭“大而不破”。



       防破音Non-Clip功能的實現

       防破音Non-Clip功能採(cǎi)用的是專業音響系統中的壓縮/限幅技術(Compression & limiting),有門限阈值、啓動時間和釋放時間等重要參(cān)數。

        門限阈值(Threshold):啓動防破音Non-Clip功能的阈值電壓大小,就是系統所允許的最大不失真輸出幅度。

        啓動時間(Attack Time):從檢測的信号超過阈值電壓後,到壓縮功能全部展開的時間。啓動時間很大程度上取決於(yú)被處理聲音信号的種類和希望得到的特點:短的啓動時間通常 使聲音“圓潤”,很快就可以使聲音進入完全的壓縮狀态;長的啓動時間可以較好地反映悠長、緩慢變(biàn)化的信号。典型的啓動時間範圍是1ms~100ms。

        釋放時間(Release Time):與啓動時間相反,釋放時間是檢測信号低於(yú)阈值電壓時,壓縮功能完全釋放的時間。與啓動時間一樣,釋放時間的選擇也取決於(yú)被處理聲音信号的種類 和希望得到的特點:短的釋放時間可以很好地響應快速變化的聲音信号,比如急促的槍炮聲和尖銳短暫的報(bào)警聲;長的釋放時間會使聲音平滑,柔和。典型的釋放時 間範圍是20ms~5s。

        下面是不同參(cān)數設定情況下的時序特點(diǎn):


        通過上面對防破音Non-Clip功能的分析,可以看出通過使用防破音Non-Clip功能:
        1. 調整瞭音樂的動态範圍,使大的信号不會削波失真,小的信号可以得到充分的放大,提高瞭整體音樂的音量,實現瞭“大而不破”的聽音感受。
        2. 限制瞭聲音中的尖峰信号,保護揚聲器不被損壞。

        從上面可以看出,防破音Non-Clip功能對提升便攜式播放器的音量、音質非常具有誘惑力,但防破音Non-Clip功能對音響處理的專業性要求比較強。通過對音樂文件和揚聲器的特點深入地分析,採(cǎi)用獨有的、防破音Non-Clip技術将合适的門限阈值,啓動時間,釋放時間等重要參(cān)數完全設計在音頻功率放大器内部,讓音頻設計更爲簡易。

        一直以來,便攜式播放器總是按照MP3播放器的标準要求自己,但電力續航是永遠的痛。電 話,大屏,GPS,上網等繁多的功能已經讓電池的續航能力頗感頭痛,而音樂播放功能更是讓電力續航捉襟見肘,因此高效率、低功耗的D類放大器越來越受 到歡迎。我司新推出系列帶防破音Non-Clip功能的D類放大器,具體資料:http://www.70363.cn/product_1026.htm

 
 
 
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