D类放大器如何弥合高解析音质AB类放大器的差距

星星科技指导员 2023-04-12 1610

描述

不合格的车轮和轮胎会降低赛车高度优化、高性能发动机的性能，这种情况并不罕见。该发动机必须具有更加十足的动力才能弥补整个系统性能受到的影响。

这一类推同样适用于高性能音频及选择驱动扬声器用放大器。多年来，AB类放大器被选作具有高清晰度（HD）音频的放大器。音频D类放大器被认为是不合格的，因为他们并未满足HD音频的所有要求。但现在情况不同了。

高清晰度或高分辨率音频指的是质量高于16位（光盘除外）和采样率大于44.1kHz的音频，如图1所示。

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图1：一些音频格式的动态范围和带宽

在HD音频中，数字前端包括带32位音频数据通道、音频采样率≥96kHz和集成24位超低噪声数模转换器（DAC）的数字信号处理器。较高位计数提高了信噪比（SNR）和动态范围（DR），提供更好的分辨率（>97分贝），这样可听到极小但不失真的声音。更快的采样率产生超出人耳听力范围（> 22kHz）的更高带宽（采样率/ 2），但编码更多声音信息用于精确再现。

驱动扬声器的音频放大器处在后端，在此，音频性能和安全性得以实现和评估。系统具有多种声音增强和声音补偿处理算法，如均衡、动态范围控制、声场空间化和3D效果。不过，即使具备所有这些处理能力，作为补充的音频放大器还必须满足特定的HD音频规范，包括：

一个SNR和DR>97分贝。

总谐波失真和噪声（THD + N）<-80dB。

带宽（BW）> 22kHz。

HD音频放大器连同这些算法一同创建了一个和谐的工作系统，其中数字工程师不必手动运行大型处理算法补偿音频放大器。毕竟，并没有更好的数字替代品来替代极佳的高性能模拟放大器。事实上，拥有高性能的模拟放大器可通过较小/较简易/更廉价的数字发动机实现相同或更高的性能。

相比THD为0.005％（-86dB）的同类输出功率AB类放大器，前几代D类放大器实现0.03％的THD + N（-70dB），如图2所示。图3所示为相同的对比结果，但它采用了TI最新的高功率D类放大器。先前，D类放大器不被认为可用于HD音频解决方案，即使D类放大器往往在高功率电平条件下的效率高出1.5倍，因此与同类输出功率AB类放大器相比，其对散热要求不是太高。

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图2：高功率AB类THD与功率性能

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图3：TPA3251D2 THD + N和功率性能

TI最新一代高功率D类放大器通过创建具有数字引擎的共生关系，同时高效地将增强音质传送到扬声器来提升HD音频系统的整体性能和效率。该TPA3251D2及其设备系列提供了0.002％（-94dB）THD + N，100dB信噪比和100kHz带宽，同时输出功率> 70W。这一产品系列与超低噪音和音频采样率高达192kHz的系统兼容。此外，内置保护功能可在HD音频世界安全驱动。

如图4所示的TIDA-00874演示TPA3251D2以及高清系统数字引擎之间的共生、和谐关系。若您有兴趣设计D类放大器，TIDA-00874，TI Design参考设计库将TPA3251D2 D类音频放大器与PCM5242音频DAC配对，并通过高达192kHz的采样率提供码流多个数字输入音频格式的能力，用于增强型声学体验。

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图4：TIDA-00874与TPA3251D2和PCM5242

审核编辑：郭婷

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