技术创新突破性能瓶颈,D类放大器景气提升
时间:10-09
来源:模拟混合信号
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D类放大技术的概念早在1950年代就被提出,与AB类放大器的工作机理不同,D类音频放大器利用电压比较、脉宽调制等技术来放大音频信号。由于具有不同的拓扑结构,D类放大器的功耗远小于传统的AB类放大器,具有良好的散热性能。
理论上,D类放大器的效率可达到100%,实际应用中通常也超过80%。不过,由于在性能及器件成本等方面与A B类放大器相比有所不足,因而过去数十年间,D类功放并未因效率上的优势而获得音频系统工程师青睐。
近年来,便携式音频设备等低功耗应用的兴起使得D类放大器开始受到关注,而技术进步又使其性能得以改善并简化了设计,伴随成本逐步降低的趋势,D类功放开始向AB类方案主导的应用领域渗透。随着业界对于能源效率方面的要求日渐提高,D类功放的优势将更加凸现,从而进一步拉动相关市场需求。
借低功耗特性脱颖而出,应用领域向高端渗透
凭借效率上的显著优势,D类功放首先挺进依靠电池供电的便携应用领域。便携式设备对于体积、功耗要求尤为严苛,为了节省电路板空间并满足低功耗需求,高效率的D类功放脱颖而出。目前,在iPod、Zune等便携媒体播放器以及音乐手机、便携式游戏机、PDA、PND等许多产品中都有D类放大器的身影。新兴的超便携个人电脑(UMPC)以及移动互联网设备(MID)市场也将成为D类功放的新机会。
除了便携式设备之外,D类放大器在LCD TV、PC等领域所占份额也逐步扩大。在这类产品越来越纤薄化的发展趋势中,如何为消费者提供高清音质、多声道、重低音等多种选择,正成为音频功放供应商面临的关键挑战。"不论是对国际市场还是中国市场,D类放大器无疑是首选方案。 "德州仪器(TI)公司中国区市场开发高性能模拟产品销售工程师信本伟指出,目前在液晶电视产品中,32寸以上的产品几乎全部采用D类功放,在22~26寸产品中,D类功放也渐渐成为主流。
不仅如此,D类功放还开始向A B类产品主导的汽车音频领域拓展。随着车载信息娱乐系统的功能和子系统不断增加,音频系统设计人员必须寻求低功耗的高性能解决方案。因此,高效率的D类放大器逐渐成为可行性选择。一些工作效率可达90%的D类放大器可以设计数字连接,以便与处理音频的数字信号处理器(DSP)连接,从而为DSP节省了集成ADC的成本。新型的数字D类放大器为车载应用实现了数字放大技术带来的低功耗优势。
Gar tner公司分析师Stephen Ohr曾经指出:"就像A B类放大器是A类放大器的一个节省功耗的延展,现在整个行业也希望把D类放大器看作是AB类放大器节省功耗的延展。"尽管不同的终端应用对D类功放的需求程度各异,但是从整体上看,D类放大器将成为未来功放应用的主要增长点。
华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理颜重光概括了D类功放的几种应用趋势:音乐手机、便携媒体播放器因产品的体积限制,新一代无滤波器的D类放大器有全面进入的趋势;LCD TV等平板电视和车载信息娱乐系统,因其厚度和体积的限制,未来选用2×10W的D类功放已成定局;新一代的D类放大器进入家庭影院也为期不远。
理论上,D类放大器的效率可达到100%,实际应用中通常也超过80%。不过,由于在性能及器件成本等方面与A B类放大器相比有所不足,因而过去数十年间,D类功放并未因效率上的优势而获得音频系统工程师青睐。
近年来,便携式音频设备等低功耗应用的兴起使得D类放大器开始受到关注,而技术进步又使其性能得以改善并简化了设计,伴随成本逐步降低的趋势,D类功放开始向AB类方案主导的应用领域渗透。随着业界对于能源效率方面的要求日渐提高,D类功放的优势将更加凸现,从而进一步拉动相关市场需求。
借低功耗特性脱颖而出,应用领域向高端渗透
凭借效率上的显著优势,D类功放首先挺进依靠电池供电的便携应用领域。便携式设备对于体积、功耗要求尤为严苛,为了节省电路板空间并满足低功耗需求,高效率的D类功放脱颖而出。目前,在iPod、Zune等便携媒体播放器以及音乐手机、便携式游戏机、PDA、PND等许多产品中都有D类放大器的身影。新兴的超便携个人电脑(UMPC)以及移动互联网设备(MID)市场也将成为D类功放的新机会。
除了便携式设备之外,D类放大器在LCD TV、PC等领域所占份额也逐步扩大。在这类产品越来越纤薄化的发展趋势中,如何为消费者提供高清音质、多声道、重低音等多种选择,正成为音频功放供应商面临的关键挑战。"不论是对国际市场还是中国市场,D类放大器无疑是首选方案。 "德州仪器(TI)公司中国区市场开发高性能模拟产品销售工程师信本伟指出,目前在液晶电视产品中,32寸以上的产品几乎全部采用D类功放,在22~26寸产品中,D类功放也渐渐成为主流。
不仅如此,D类功放还开始向A B类产品主导的汽车音频领域拓展。随着车载信息娱乐系统的功能和子系统不断增加,音频系统设计人员必须寻求低功耗的高性能解决方案。因此,高效率的D类放大器逐渐成为可行性选择。一些工作效率可达90%的D类放大器可以设计数字连接,以便与处理音频的数字信号处理器(DSP)连接,从而为DSP节省了集成ADC的成本。新型的数字D类放大器为车载应用实现了数字放大技术带来的低功耗优势。
Gar tner公司分析师Stephen Ohr曾经指出:"就像A B类放大器是A类放大器的一个节省功耗的延展,现在整个行业也希望把D类放大器看作是AB类放大器节省功耗的延展。"尽管不同的终端应用对D类功放的需求程度各异,但是从整体上看,D类放大器将成为未来功放应用的主要增长点。
华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理颜重光概括了D类功放的几种应用趋势:音乐手机、便携媒体播放器因产品的体积限制,新一代无滤波器的D类放大器有全面进入的趋势;LCD TV等平板电视和车载信息娱乐系统,因其厚度和体积的限制,未来选用2×10W的D类功放已成定局;新一代的D类放大器进入家庭影院也为期不远。
![]() 图1:2005~2012年全球D类放大器市场规模统计及预测。 创新技术应对性能短板,改善音频体验 尽管目前D类功放已经应用在多种领域,但由于其固有的性能缺陷以及成本问题,业界普遍认为短期内D类放大器尚不能完全取代AB类方案成为主流。为了能够突破D类放大器的性能局限,研发人员不断开发新技术。下一代D类功放需要具备和其他电路或者模块的集成技术,通过器件结构和工艺方面的改进,提高性能。 早期典型的D类放大器工作在开环状态下,不利于高保真还原音频信号。与性能优良的AB类放大器相比,其THD+N性能较差,失真大,动态范围窄。 新型D类放大技术通过闭环负反馈来提高电路性能。闭环架构有助于提高音频性能,增强音频子系统对扬声器的控制能力,更严密、更精准地复制声音,并且改进低音响应。此外,闭环架构还实现了出色的电源抑制比(PSRR),可降低耦合至音频段的电源噪声。 通过集成高性能采样率转换器(SRC)和Δ-Σ处理技术,新一代D类方案的THD+N得到了更大的改善,而且动态范围也大幅扩展。例如,TI新一代数字功放技术已可实现高达100dB以上的信噪比。"该技术易于集成诸如动态范围控制、动态噪声消除、动态响度补偿、喇叭频响曲线补偿等数字技术。"TI公司的信本伟介绍,这种数字功放技术即使用于普通的喇叭也能产生很好的音频效果,因此已经被绝大多数专业顶级音响公司采用。"数字声音处理器将成为能为人们提供更好音频体验的一种标准技术。 "美国PAM公司技术行销总监汪道生进一步指出,音频信号有很多种类型,但消费者只想获得无需增加成本的良好音频体验,因此,"输出抗饱和"以及"音频输入选择"都将成为下一代音频放大器的标准特性。 |
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