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標(biāo)題: 常見數(shù)字功放芯片的特點(diǎn)和制作 [打印本頁]

作者: 51黑fan 時(shí)間: 2016-1-30 02:33
標(biāo)題: 常見數(shù)字功放芯片的特點(diǎn)和制作
D類功放IC
TDA8924TH 2X120W
TDA8950BJ 2X170W
TDA8950BTH  2X170W
TDA8922BJ 2X50W
TDA8920BJ 2X100W
TDF8590TH 2X80W
TFA9800J    2X6W
TDA1517P 2X6W
TDA8946J    2X15W
TFA9810       2X10W
TFA9815       2X15W
TDA8932BTW  2X30W
TAS5414       汽車專業(yè)用CLASS-D  IC
TDF8591    2X160W  負(fù)載2歐  BTL310W
TDA8920BTH  2*100W Class D Audio Amp  專業(yè)功放、舞臺(tái)音響
TDA8922BTH  2*50W Class D Audio Amp 專業(yè)功放、舞臺(tái)音響
TDA8932T 2*15W Class D Audio Amp 平板電視，家庭影院
TDA8947J 4*15W Class AB Audio Amp  DVD+功放，家庭影院
TDA8948J 4*10W Class AB Audio Amp  組合音響，家庭影院
TFA9843J 2*15W Class AB Audio Amp Ipod docking,Boombox
TDA1517P 2*6W Class AB Audio Amp 電視，液晶電視
TDA1519C 22W BTL or 2*11W stereo power Amp 汽車音響，電視，液晶電視

關(guān)于D類功放，一直爭(zhēng)論不休，可我很看好D類功放，D類功放取代模擬功放，是必然趨勢(shì)，就如晶體管功放代替電子管功放、CD代替LP。目前，D類功放的名稱比較亂，有稱為數(shù)字功放，有稱為數(shù)碼功放的，這里有必須澄清一下。D類功放是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，再通過低通濾波還原成模擬信號(hào)輸出給音箱，與傳統(tǒng)功放相比，前者工作在開關(guān)狀態(tài)，后者工作在線性狀態(tài)。D類功放輸入的是模擬信號(hào)，輸出的也是模擬信號(hào)。而數(shù)字功放是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，通過低通濾波輸出給音箱，輸入的是數(shù)字信號(hào)，輸出的是模擬信號(hào)，在功放級(jí)完成數(shù)字信號(hào)的 DAC 轉(zhuǎn)換，所以國(guó)外也稱為功率DAC。功率DAC的性能更好，技術(shù)難度更大。

陸陸續(xù)續(xù)，玩過幾種D類功放，當(dāng)然由于條件限制，都是低端的東東。最早試的是ZXCD1000，說是音質(zhì)很好，想想反正也不貴，就試試吧，于是買了塊 ZXCD1000，配一臺(tái)IBM 37V 8A開關(guān)電源供電。開機(jī)試聽，低音的改變令人印象深刻，低音快速而有力，絕不拖泥帶水，中音還可以，高音就很一般了。ZXCD1000 最高開關(guān)頻率只有200kHz，所以它的性能當(dāng)然離 Hi-Fi 很遠(yuǎn)了。使用了幾天，發(fā)現(xiàn)，最大的問題一是輸出濾波電感非常燙，二是功放有自激的趨勢(shì)，于是不敢用了，燒了音箱不劃算，從此打入冷宮。就這樣交了第一次學(xué)費(fèi)，不過對(duì)于D類功放，終于有了感性認(rèn)識(shí)。

后來，看到了 Tripath 的T類功放，國(guó)內(nèi)外的評(píng)價(jià)都不錯(cuò)，于是又心動(dòng)了。T類功放屬于D類功放的一種，使用了獨(dú)特的調(diào)制方法。比較了各型號(hào)的參數(shù)，決定選用 TA2022，有100WX2的功率輸出，開關(guān)頻率大于650kHz，基本能滿足我的要求，于是購(gòu)入一塊功放板。TA2022 也不是浪得虛名，70W 輸出時(shí)失真0.015%，互調(diào)失真0.1%，信噪比（A記權(quán)）102dB。為了充分發(fā)揮這塊功放的性能，決定整一個(gè)高性能的電源，剛好手頭有一臺(tái)老的Y記合并功放，于是就想把它改成一臺(tái)線性穩(wěn)壓電源，同時(shí)音箱保護(hù)電路還能用上。經(jīng)過仿真、計(jì)算，花幾天時(shí)間，終于把它改成了穩(wěn)壓電源。把小小的功放板直接裝入老功放機(jī)箱內(nèi)，T類功放制作完成。開機(jī)試聽，確實(shí)物有所值，音質(zhì)可與3000元左右AB類功放相當(dāng)。但發(fā)現(xiàn)了1.8kHz 的干擾，仔細(xì)研究手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)芯片內(nèi)有一自激式升壓電路給MOSFET驅(qū)動(dòng)電路供電，開關(guān)頻率只有2kHz左右，剛好落在人耳敏感區(qū)域，這是我無法接受的。于是用LM317制作了一路電源直接供給驅(qū)動(dòng)級(jí)，到此，此功放開始正式服役，一直用到現(xiàn)在�？上�，Tripath 公司關(guān)門了。

后來，又在淘寶收了一臺(tái) SHARP SD-AT1200T 1比特功放，一臺(tái) SONY S550 S-Master 一體機(jī)，都是小AV功放，買來只是滿足自己的好奇心而已。S550 是一臺(tái)真正的數(shù)字功放，模擬信號(hào)只在音箱輸出端出現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)音頻輸出，還專門用了一片 AK4382 的 DAC 芯片。老實(shí)說 S550 的音質(zhì)是出乎我的意料的，聲音很純凈，較中性，但低頻力度不夠。受制于電源的輸出能力，使用三肯 STR-F6267 組成的自激式開關(guān)電源，功率不可能超過300W，要達(dá)到100WX6的功率輸出，顯然是不可能的。

一直在網(wǎng)上找相關(guān)的資料，慢慢地將注意力集中到了ICEpower。Bang & Olufsen ICEpower 是 B&O 與丹麥技術(shù)大學(xué) Karsten Nielsen 博士合作創(chuàng)建的公司，其特有的特有的D類功放模組，目前已發(fā)展到了第三代。從A系列（2001年）、ASP系列（2003年）、ASC系列（2005年）到目前的ASX2（2007年）系列，產(chǎn)品從中、大功率轉(zhuǎn)向了中、小功率，從單聲道轉(zhuǎn)向雙聲道和多聲道。

ASX2有三個(gè)型號(hào)，50ASX2、125ASX2和250ASX2。前兩代，均未標(biāo)榜 Hi-Fi，第三代明確說“Audiophile Performance: Today, ICEpower brand is associated with superior audio performance, accomplished through a range of successful applications by the most demanding audio brands in high-end consumer, automotive and professional markets. ”

海的那邊，ICEpower 功放炒得火熱，一些名廠使用 ICEpower 模組的 Hi-End 功放也獲得了很好的口碑，口水直流，卻也無可奈何，ICEpower 的模組不供應(yīng)給個(gè)人，只能 YY。曾經(jīng)有人在淘寶上賣過幾十塊50ASX2模組，被隔壁壇里的一搶而光，下手晚了沒買到，為此郁悶了好長(zhǎng)時(shí)間。后來，費(fèi)了老大的勁，才終于搞到3塊 125ASX2 模組，雖然功率小了點(diǎn)，但已經(jīng)很滿足了。打算用1塊做一臺(tái)雙聲道后級(jí)，另2塊做一臺(tái)二分頻功放。

ASX2 究竟有什么過人之處呢？先看下國(guó)外的產(chǎn)品。每個(gè)聲道使用一塊125ASX2，工作于BTL方式。

Bel Canto S500，標(biāo)價(jià): $2999 USA

國(guó)外 Hi-End 廠常用的做法，ICEpower模組加一小塊輸入電路板。.

diyAudio上面的制作，感覺機(jī)箱小了，不利于散熱。

可以看到 ASX2 系列是完成度非常高的D類模組，自帶高性能開關(guān)電源，裝箱就是一臺(tái)雙聲道功放。要用來裝臺(tái)七聲道后級(jí)，也不是難事，只要用4塊模組，多出一個(gè)聲道，剛好可以做雙中置輸出。

Acoustic Reality eAR 256 3G-WBT（標(biāo)價(jià)4000歐元）

下面開始動(dòng)手制作，先制作雙聲道功放，二分頻功放另發(fā)一貼。

先炫一下125ASX2。設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，做工非常的好，元件布局非常緊湊。用了多層電路板，初步判斷是4層板，電源和地是單獨(dú)的層。每塊都有條碼，大廠風(fēng)范。模組異常地小，還沒有巴掌大。板上有一路±24伏電源輸出可供前級(jí)，我這里只用來供電源指示LED工作。

看一下125ASX2的主要指標(biāo)和特點(diǎn)。輸出功率120WX2（1% THD+N, 20Hz–20kHz, 4Ω, SE）、450W（1% THD+N, 20Hz–20kHz, 4Ω, BTL）；動(dòng)態(tài)范圍117dBA；THD+N 0.002%（1W, 8Ω,1kHz, SE模式)；帶寬1.5Hz-90kHz；互調(diào)失真 0.0009%；瞬態(tài)互調(diào)失真 0.007%；阻尼系數(shù)>500；最大輸出電流 30A，允許100ms到500ms，足以滿足大功率音樂輸出；電源部分和功放部分均帶超溫保護(hù)、過流保護(hù)；允許連續(xù)輸出功率65W（環(huán)境溫度25℃），允許最大功率輸出時(shí)間 80s（400W輸出）。很NB的說，光從指標(biāo)來看，令大多數(shù)功放汗顏。

首先需要一個(gè)漂亮的全鋁小機(jī)箱。接著選擇線材，由于模組是通過插接件連接，發(fā)燒線太粗是不可能用了，只能選用特富線鍍銀線了，線徑合適，傳輸阻抗小，好在線用得都很短。前面板需要電源開關(guān)和指示，如用常用的電源開關(guān)，LED指示比較麻煩，面板很厚，發(fā)光二極管安裝困難，后來找到了這種全銅鍍鎳的帶環(huán)形指示的開關(guān)，價(jià)格高昂，但確實(shí)漂亮。搜遍淘寶，終于湊齊了各種材料。

中間的制作過程很平淡，也很簡(jiǎn)單，只需要細(xì)心地接線，不多說了。接線沒有采用最短的路徑，而是以防止干擾為原則。

做好以后，沒有直接接音箱試機(jī)。先通電，測(cè)輸出靜態(tài)電壓，一個(gè)聲道5mV，一個(gè)聲道19mV，都非常小，也很穩(wěn)定。參考國(guó)外的整機(jī)，都沒有加音箱保護(hù)電路，所以這里我也省了。靜態(tài)測(cè)試正常，就可以接音箱和前級(jí)試機(jī)了。接好線后，先打開了我的V1400功放，把音量關(guān)到最小，再打開小功放電源，然后緩緩增大音量，優(yōu)美的聲音徐徐響起，成功了！

音質(zhì)如何，我不想多說，只想說聲音比較厚實(shí)，全頻帶比較均衡，說不出缺點(diǎn)，屬于比較中性的聲音。印象深刻的是那種氣定神閑，一個(gè)字：穩(wěn)。

下面扒一扒功放那些事。

在發(fā)燒圈，明顯地分成兩派，一派主張耳朵收貨，一派認(rèn)為指標(biāo)重要。一直在爭(zhēng)，一直沒有結(jié)果。尤其是關(guān)于線材，過幾天就會(huì)爭(zhēng)論一番，誰也說服不了誰，爭(zhēng)論也將一直進(jìn)行下去。說實(shí)話，好指標(biāo)不等于好聲，好聲必定有好指標(biāo)，一個(gè)指標(biāo)很差的器材，不要妄談什么好聲，會(huì)鬧笑話的。沒有規(guī)矩不成方圓的道理誰都懂。其實(shí)，玩音響就是玩?zhèn)€心情，玩?zhèn)€滿足感，大可不必如此刻板，各人有各人的玩法，自己覺得好就行。針對(duì)不同消費(fèi)群體的產(chǎn)品，不能用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來衡量。iPhone就是一個(gè)很好的例子，當(dāng)初上市時(shí)沒幾人看好，結(jié)果大獲成功。使用它的人，我敢說大多數(shù)也就當(dāng)普通的手機(jī)用的，但人家玩的不是手機(jī)，是體驗(yàn)。蘋果的成功，確實(shí)值得我們學(xué)習(xí)和思考。

是枝重治在《前置放大器電路設(shè)計(jì)的發(fā)展史》中說“前置放大器不是只靠電路設(shè)計(jì)就能搞好的”，當(dāng)時(shí)很不理解，現(xiàn)在終于懂了。我們喜歡把技術(shù)和產(chǎn)品混為一談，其實(shí)好的技術(shù)不一定能成為好的產(chǎn)品，好的產(chǎn)品不一定采用最好的技術(shù)。喬布斯賣的不是技術(shù)，是體驗(yàn)，是理念，iPhone、iPad都只是一個(gè)載體罷了。

扯遠(yuǎn)了，還是回到功放上來吧。從晶體管誕生之日起，就一路磕磕拌拌，爭(zhēng)論不斷。晶體管功放盡管指標(biāo)非常好，但音質(zhì)卻不如電子管功放，這是為什么呢。其實(shí)，由于晶體管不是理想的線性器件，就會(huì)產(chǎn)生各種各樣的失真（最常談到的就是諧波失真和瞬態(tài)互調(diào)失真）。由此，產(chǎn)生了各種各樣的電路型式，甲類、超甲類、ALA、電流傾注、前饋式、AA類、超線性等等數(shù)不勝數(shù)，但絕大多數(shù)最后都化作了浮云。隨著半導(dǎo)體工藝的不斷提高，如今已不再糾結(jié)于具體的電路型式了。在產(chǎn)品同質(zhì)化越來越明顯的今天，我們作為普通消費(fèi)者，我們只需要關(guān)心最終的音質(zhì)還原效果。

那么，怎么來判斷一款產(chǎn)品的優(yōu)劣，怎么來看那些指標(biāo)？我想談?wù)勛约旱母惺�，供參考�?br />
一、分立元件功放好，還是集成電路功放好

現(xiàn)在被廠商忽悠得認(rèn)為分立元件功放才是高音質(zhì)的代名詞。錯(cuò)了，設(shè)計(jì)和調(diào)試不好的分立功放，還不如集成電路功放。分立元件功放輸出功率可以做得很大，設(shè)計(jì)靈活，但要求管子嚴(yán)格配對(duì)，精心調(diào)試，成本高，對(duì)溫漂的補(bǔ)償比較困難，所以分立元件功放是不敢不用揚(yáng)聲器保護(hù)電路的。集成電路功放電路簡(jiǎn)單、緊湊，產(chǎn)品一致性好，工作穩(wěn)定可靠，但受到熱阻和半導(dǎo)體工藝的限制，最大功率和轉(zhuǎn)換速率都不很高。兩種功放都有非常優(yōu)秀的產(chǎn)品。集成電路功放在有源音箱和中小功率功放中應(yīng)用較多。近年來，優(yōu)秀的功放驅(qū)動(dòng) IC 多了起來，如國(guó)半的LME系列，又多了一種選擇。

商品機(jī)中，分立元件功放見得較多。如果是 DIY 功放，我要選擇電路的話，優(yōu)先考慮 IC 驅(qū)動(dòng)功放，既有IC功放穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，也能通過輸出管的合理選擇，達(dá)到較高的性能。分立元件電路是堅(jiān)決不會(huì)考慮的，因?yàn)榭煽啃杂肋h(yuǎn)是擺在第一位的。

二、是否需要大功率功放

現(xiàn)如今，功放功率越做越大，就是AV功放也動(dòng)輒100W以上，是否必要？不管是 Hi-Fi還是影院，播放時(shí)都要求聲音達(dá)到一定的聲壓級(jí)，如75dB或80dB，而聲壓級(jí)不僅取決于功率，還取決于音箱的靈敏度。以靈敏度90dB的音箱為例，離箱4m，要達(dá)到90dB聲壓級(jí)，需4W的功率，按音樂信號(hào)規(guī)律平均功率為峰值功率1/8計(jì)算，要求功放最大輸出功率32W，再留些余量，100W肯定夠了。當(dāng)然，如果離箱8m的話，最大功率要200W。

最大功率我們要看1%失真時(shí)的功率，10%失真的功率是沒有意義的。

三、什么是推力，是否功率越大推力越強(qiáng)

功放的推力，不是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)指標(biāo)，而是人的主觀感受，但卻能很好地說明功放的實(shí)際工作能力。究竟什么是推力，恐怕都說不清。我認(rèn)為，推力就是功放的低阻抗推動(dòng)能力。

在所有的器材中，后級(jí)功放的工作條件是最惡劣的，工作在大功率、大電流，更要命的是作為負(fù)載的音箱，是一個(gè)復(fù)合負(fù)載，要等效成由R、L、C組成的復(fù)合電路，其阻抗特性和相位特性都很差。所以功放實(shí)際工作時(shí)指標(biāo)劣化很嚴(yán)重。很久很久以前，有一篇電聲專家李寶善翻譯的《民用聲頻功率放大器功率輸出能力》一文，給我留下了深刻的印象。Sekiya和Otala用電阻、電感和電容組成復(fù)合阻抗模擬音箱，對(duì)幾種高品質(zhì)的功率放大器進(jìn)行實(shí)際輸出能力測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在負(fù)載有相角的情況下，為不致于產(chǎn)生大的失真（1%），有一臺(tái)100W的功放，實(shí)際輸出只有5W。為什么輸出變小了，因?yàn)樗淖畲筝敵鲭娏鞑蛔阋则?qū)動(dòng)過低的阻抗。

實(shí)際音箱的阻抗，遠(yuǎn)比我們想象的復(fù)雜。下面我們看看具體的音箱的阻抗曲線。

JBL Studio L880：

標(biāo)稱阻抗8Ω，實(shí)際最小阻抗才3.828Ω，只有標(biāo)稱阻抗的一半不到。

Dynaudio Evidence Master：

標(biāo)稱阻抗4Ω。丹拿為什么難推，知道其中的一個(gè)原因了吧。

Sonus Faber Amati Homage：

標(biāo)稱阻抗4Ω

可見，最低阻抗往往只有標(biāo)稱阻抗的一半，更有變態(tài)的設(shè)計(jì)，由于分頻器中采用了復(fù)雜的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，某些頻率阻抗可低到1Ω。

我們考察了音箱的阻抗特性，我們?cè)賮砜匆恍〩i-End功放的輸出能力。Krell KSA-50S，輸出功率50W/8Ω，100W/4Ω，200W/2Ω，400W/1Ω，最大輸出電流60A，注意功率/阻抗的整數(shù)倍關(guān)系。從推力來說，真仍神機(jī)也。50W的功放，具有60A的最大輸出電流，沒有什么音箱是它推不轉(zhuǎn)的。而一般的功放輸出功放100W/8Ω的話，4Ω只能輸出大約150W，就是說明電源供應(yīng)不足，因?yàn)槔碚撋陷敵龉β蕬?yīng)達(dá)到200W。

可見，推力大跟功率大沒有必然關(guān)系，500W的功放也不一定能推動(dòng)1Ω的負(fù)載，機(jī)器早就短路保護(hù)了。當(dāng)然，實(shí)際選功放時(shí)，不必象Krell這樣變態(tài)，如果能穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)2Ω的負(fù)載，我們就可以認(rèn)為該功放的推力不俗。

回到ICEpower 125ASX2，我為什么看好它，我們來分析一下。先看電源部分，由于市售的電源無法滿足功放的要求，所以工程師干脆集成了開關(guān)電源，由于整體設(shè)計(jì)，可使電磁干擾的影響降到最小。它使用ST的SG3525AP作為半橋開關(guān)電源的控制器，這是一款老芯片，工程師選它肯定有他的理由。半橋選用2只ST的B20NM50FD大功率MOSFET，耐壓500V，電流20A，很強(qiáng)勁。電源變壓器次級(jí)整流輸出使用了高速同步整流，MOSFET使用的是12CN10N，耐壓100V，電流67A，導(dǎo)通電阻12.4mΩ。濾波電容是金字高速電解，680uF/50V。這就是為什么功放能輸出30A電流的強(qiáng)力保證�？紤]周到的是，電源部分有防浪涌功能（8kV），防止感應(yīng)雷擊壞電源和功放。再說功放部分，由于有散熱器擋著，看不到輸出管，但我們可以根據(jù)官方參數(shù)推算一下。10%失真時(shí)最大輸出功率150W/4Ω，推算出供電電壓約為36V，根據(jù)最大輸出40A，算出最小允許負(fù)載阻抗1.2Ω，所以說手冊(cè)中說能驅(qū)動(dòng)2Ω負(fù)載是完全可信的。不過為了保證功放長(zhǎng)時(shí)間可靠工作，手冊(cè)中規(guī)定，對(duì)稱負(fù)載時(shí)允許最小負(fù)載3Ω，不對(duì)稱負(fù)載時(shí)，允許一個(gè)聲道2Ω，另一個(gè)聲道最小6Ω。

四、為什么都認(rèn)為AV功放不如純功放

這個(gè)問題其實(shí)不是技術(shù)原因，而是成本和體積的原因。AV功放如果按純功放的理念來打造，恐怕貴得絕大多數(shù)人都享用不起了。要在有限的成本中制造5個(gè)或七個(gè)聲道分立元件大功率功放，必然要簡(jiǎn)化功放設(shè)計(jì)，要解決整機(jī)的散熱問題和減小體積，必然是要減小功放的靜態(tài)電流，使之更接近B類，同時(shí)變壓器的功率也要縮小，通過使用大容量電解電容來保證瞬態(tài)功率。最要命的是最大輸出電流的限制，AV功放不能使用低阻抗的音箱，電源功率不允許，大功率管性能不允許，散熱也不允許。因此AV功放，即使是旗艦，音質(zhì)也無法與檔次相近的Hi-Fi功放相提并論，要追求極致的音質(zhì)，只能使用分體后級(jí)。先鋒在中、高檔AV功放上使用ICEpower模組，就是另一種更具性價(jià)比的解決方法，看來先鋒會(huì)堅(jiān)持走下去。

作者: gb302 時(shí)間: 2016-2-20 23:41
好文章，值得一讀。

作者: xzx010 時(shí)間: 2018-1-5 08:41
好多概念不敢茍同哦

作者: 高新 時(shí)間: 2021-9-27 09:51
以上的芯片有沒有資料上傳一下

作者: ASHYLAI 時(shí)間: 2022-2-9 10:05
樓主是做功放的嗎

作者: yccll123 時(shí)間: 2022-2-12 20:06
受教了。謝謝

作者: Frank660405 時(shí)間: 2022-4-27 11:01
正要弄音響，好好學(xué)習(xí)一下。

作者: Frank660405 時(shí)間: 2022-5-25 14:34
專業(yè)但講的通俗易懂，認(rèn)真學(xué)習(xí)！回復(fù)是為了復(fù)習(xí)。

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