數(shù)字功放音質(zhì)和載波頻率的關(guān)系

　　數(shù)字功放的音質(zhì),一直以來被許多人灸病,低音不錯,高音刺耳,實際上的確如此我們在開發(fā)產(chǎn)品過程中,也發(fā)現(xiàn)這個問題.我們回到數(shù)字功放的原理: 音頻信號(20~20K)經(jīng)過一個PWM的調(diào)制,然后通過一個開關(guān)功率放大電路,把PWM信號放大,最后通過濾波器,把PWM信號濾除掉,這樣就剩下一個大功率的音頻信號可以直接推動喇叭了.這個調(diào)制過程是數(shù)字功放的關(guān)鍵.

　　一般現(xiàn)在流行的幾個數(shù)字功放的方案的PWM頻率都是工作在300K~500k范圍,有些低音跑甚至工作在100K以下的頻率.工作頻率越高,越難選擇開關(guān)管,開關(guān)的速度如果變慢了,容易發(fā)熱,想減輕發(fā)熱,就需要把死區(qū)調(diào)大,死區(qū)調(diào)大了,就導(dǎo)致失真變大.這個是一個兩難的選擇.于是選用極端快速的開關(guān)管,是數(shù)字功放第一要務(wù).

　　數(shù)字功放的采樣頻率,直接決定了音質(zhì),這個是我們在開發(fā)數(shù)字功放的過程中發(fā)現(xiàn)的一個重要現(xiàn)象.舉個簡單的例子,應(yīng)該可以很好理解這個原理.

　　假設(shè)PWM的開關(guān)頻率為300K(300~450K是現(xiàn)在市面上的數(shù)字功放的最常見的頻率),1: 如果輸入一個20HZ的低頻信號進入,那么等于把一個20HZ的低頻信號周期分割為15000個采樣點,這個采樣點足夠在輸出的時候完美表達一個正玄波的波形,低音可以得到很好的表現(xiàn).

　　2: 如果輸入一個1K的中頻信號,那么他就產(chǎn)生300K/1K , 也就是一個周期300個采樣點,這個還是可以接受的,但是已經(jīng)開始惡化了.

　　3: 如果輸入一個20K的中頻信號,那么只產(chǎn)生300K/20K ,也就是一個周期15個采樣點, 已經(jīng)不能完整表達一個正玄波了,個人認為,這就是高音惡化難聽的主要原因,我們再來看看,到底多高的頻率能高好的表達音頻信號.

　　下面是一個表:

　　PWM 20 250 500 1K 2K 5K 10K 15K 20K

　　100K 5000 400 200 100 50 20 10 7 5

　　300K 15000 1200 600 300 150 60 30 20 15

　　500K 25000 2000 1000 500 250 100 50 33 25

　　600K 30000 2400 1200 600 300 120 60 40 30

　　1000K 50000 4000 2000 1000 500 200 100 67 50

　　2000K 100000 8000 4000 2000 1000 400 200 133 100

　　從上表,可以看出,如果PWM的頻率是100K 輸入一個20K的音頻信號,他只能把20K的一個周期分辨出5個信號,這顯然不行,100K最高可以比較好的表達1K的信號(有100個采樣點),所以工作在100K的數(shù)字功放只能是作為低音炮(20~250HZ).一個300K的數(shù)字功放也只能比較完美的表達5K(有60個采樣點)的高音.一個600K的數(shù)字功放,可以比較好的表達10K的音頻

　　當工作頻率達到1~2M的時候,才能真正的把高音的失真減低,減低并不等于完美:)能追求更高的頻率是每個數(shù)字功放設(shè)計師的夢想,但是必須基于更先進的器件(更高的工作頻率的功率管).

　　采樣頻率越低,高頻波形的折線化越嚴重,為什么有些低頻率(400K)的數(shù)字功放失真怎么那么低呢.這個主要是出現(xiàn)在失真的測量方法上,普通的失真測量是輸入1K信號,輸出后測量1K信號產(chǎn)生的諧波(2K 3K,4K ,5K等),2K 4K 比較高,那是偶次失真(電子管常見的失真),3K5K比較高是奇次失真(晶體管電路常見的失真),也就是說實際上標稱的失真只是代表1KHZ的失真,而不能代表其他信號頻率的失真.于是就會產(chǎn)生了標稱失真很低,但是實際的聽感不舒服了.大家可以回頭去看看上面哪個表,300K以上的數(shù)字功放對1KHZ的表達是比較完美的了.從這個角度,也證明了平時大家的感覺,為什么數(shù)字功放高音總是不舒服.關(guān)鍵的問題還是基頻不夠高.從另一個角度,我們再探討一下基頻和音頻信號的關(guān)系.