雖然以前的音頻技術效果不錯,但它們所採用的都是模拟音源。現在,幾乎所有的音源都是數字的,因此我們有必要重新審視傳統放大方法的基本原理,看其是否足以滿足如今的數字音源。
目前的數字音頻放大器並不能滿足超清晰全16bit音頻的要求。競争又不斷促使數字電視系統、家庭影院、平闆電視和DVD系統的零售價格下降,但這些産品中音頻放大系統的BOM成本卻保持不變。
由於幾乎所有的音源都轉向瞭數字格式和媒體,因此需要新的音頻放大方法以滿足消費者對小型化、低價格和品質更好的音頻産品的需求。這種新方法需要具有數字輸入,而且功耗要更低、發熱要更少、並更能節省總體成本。
音頻放大技術的發展曆程
上世紀50年代開發成功的晶體管代表著音頻放大技術的巨大飛躍。但晶體管技術至少有兩個重大缺陷。盡管它比電子管更有效率,但實際上基本未觸動上遊信号。第二個問題是,要想經濟性的批量生産晶體管,就必須大幅放寬這些元件的誤差标準,從而導緻信号失真上升或者音質下降。當時由於使用的是質量相對較低的存儲媒體、不夠完美傳輸和接收技術,音質下降的問題還不太明顯,但現在情況已完全不同。
集成電路的發展爲提高音質提供瞭一個物美價廉的手段,並有力促進瞭電子産品的小型化。模拟放大器是絕對線性的,由於電源總處於接通狀态,會消耗大量的電力,因此必須使用大量的散熱器件。
這種幾乎不考慮能耗問題的做法根本不适合目前電池供電的産品和外形小巧的家庭音響及家庭影院系統。由於(yú)所有的音源都是模拟的,聽得見的背景噪聲限制瞭(le)可重複的動态範圍。令人高興的是,嘶嘶的背景噪聲對動态範圍的限制作用遠不如突發噪音那麽厲害。
數字時代提出瞭新的要求
現在我們幾乎完全進入瞭數字時代,唱片和磁帶開始早已讓位於光盤。市場希望在更小的器件上存儲更多的音樂,這種需求催生出MP3等壓縮技術,進而需要數字放大器電路來滿足這些新型媒體。
早期的數字放大器與模拟音源配合得很好,在某種程度上與數字音源的配合也不錯,但最多隻能生成分辨率爲12-13.5bit的音頻。家庭影院、數字音頻接收機和PC遊戲等先進的娛樂系統需要全16bit的音頻重現,以支持市場所要求環繞聲、回響和音樂廳效果。
典型的D類數字放大器,有些具有模拟輸入,有些具有數字輸出,不能滿足上述目标。因爲盡管它們成本低、效率高,但缺乏生成精確音頻所需的分辨率。而且,這些元件甚至不能滿足CD機、DVD影碟機等普通的娛樂設備的要求。
利用光盤發行數字音頻,消除瞭音頻信号在格式方面的一個弱點。最終,家庭中都可以實現影院級音質。按字面理解,數字音頻是沒有噪聲的。它是被作爲一系列的“0”和“1”加以處理的,沒有給可能引起微小失真的噪聲留下任何空間。
但另外一個問題仍然存在:模拟放大所必需的數模轉換器(DAC)對尺寸、成本和質量的影響。
現在,新技術使得整個音頻處理鏈都保持純數字形式。具有數字輸入的純數字放大器,使得在信号路徑中不再需要使用DAC,而是直接把幹淨的數字輸入在音箱終端轉化成幹淨的功率。
直到最近,才在高檔、昂貴的音響系統中見到端到端的數字放大器。幾乎所有的早期數字放大系統都需要利用兩芯片方案,同時需要大量外部元件。這種兩芯片方案的成本和尺寸在很大程度上妨礙瞭它在主流市場中的應用。
盡管現有的D類數字放大器較以前的技術有所改善,但它們在音質、封裝、性能、價格和核心技術方面未能取得重大改進。
新的E-Bridge方案
這是一種新的、架構簡單的數字放大器方案。它的首要特點是改善瞭音質。爲瞭生成精確的音頻,輸出晶體管需要在動态範圍的兩端都能同樣出色地工作,以實現準確的功率分配。新的架構技術不再忽視細節,而是額外增加瞭一套輸出晶體管。這些晶體管可以更加精確地控制音頻信号的輸出。這種單芯片解決方案通過採用一個簡單但功能強大的内部控制邏輯系統改善音頻輸出,把微調控制與原始功率結合在一起。
這種數字放大新方式可生成極其精確的功率輸出,進而産生極其準確的音頻。這種非凡的精度也意味著現在數字放大器能夠真正實現環境模拟和環繞聲等特殊效果。
與傳統D類放大器架構不同的是,這種新架構省略瞭複雜的反饋回路和DSP,顯著簡化瞭放大過程。因爲這種架構從根本上來說比較簡單,所以這種開放回路方案也便於以更低的成本和更小的占位面積進行集成,因此有助於産品小型化,並有利於進一步縮小平闆電視的厚度。
同時,由於(yú)節省瞭(le)熱量管理,新方案所需的配套器件更少。
作爲下一代數字音頻放大技術,這種非傳統的簡單輸出級概念實現瞭真正的功率DAC。這種技術最終使開關放大器成爲純數字娛樂設備可接受的方案,使它們能夠充分發揮其核心能力。這種新方案技術也将使真正的16bit全數字音響系統成爲可能。 |