数字功放和模拟功放优缺点

数字功放和模拟功放优缺点

数字功放取代模拟功放是趋势，数字功放有模拟功放无法比拟的优点，从理论上讲，如果能找到一个理想的开关元件，数字功放的效率可以做到100%。然而，迄今为止没有一家公司有这种理想开关元件。难免产生一小部分损耗。会因MOS的RDS不同而损耗会不一样。但是不管怎样，它的效率可以达到90%以上，这是模拟功放无法达到的。

一、数字功放和模拟功放的效率

把音频信号调制一个较高的固定频率上，再解调音频信号的过程，这就是数字功放的基本原理。它的最大优点就是效率高，这样可以用很小功率的电子器件就可以制做出很大的功率。小功率，1W-3W的功放而言，在同样的测试条件下，AB类功放与D类功放的效率各为AB=15% D=75%。在输出1W的情况下，AB 类要消耗6.7W功率。但D类只消耗1.33W功耗。在输出10W的功放,AB类功放要消耗40W功率。而D类只消耗12.5W。而且D类功放所产生的2.5W热可由PCB设计时散热，省掉了散热器。在大功率输出的情况下100W-500W的D类功放可以使用很小的散热器。D类功放在大功率功放中的优势更为明显。

二、D类功放的成本

D类功放还体现在成本方面的优势。高效率可以大大节省电源成本。不管是线性电源还是开关电源都是以功率来计算单价的。如2X15W的功率来计算，D类放大器的总功率约为30/80%=37.5W. 模拟功放的功率为30W/45%=66.7W。数字功放电源的价格成本省近1半。

D类功放主要器件成本也很低。如100W功放来计算，用IR的方案，IRS2092不到7元钱，MOS管也不到7元。这2个主要器件加起来不超过20元。而

模拟功放的大散热器就超出这个价格。D类保护电路更全，D类功放内部一般设有保护触发电路，可以省掉继电器，省掉机械触点，节省成本，减少故障点。同时因数字功放发热少，在大功率功放中可以省掉机箱后面的风扇。

三、过载能力与功率储备

数字功放的过载能力远高于模拟功放，模拟功放三极管工作在线性区，当过载后，三极管会饱和，出现谐波失真。而数字功放MOS管是工作在饱和区，截止区，因些不会引起失真。MOS管是电压器件，瞬态响应好。四、交越失真和失配失真

模拟功放有过零失真，这是由于三极管在小电流时的非线性特性而引起的在输出波形正负交接处的失真（小信号时三极管会在截止区，无电流通过，导致输出严重失真）而D类功放，MOS工作在开关状态，不会产生交越失真。

模拟功放存在推挽管特性不一致而造成输出波形不一样引起失真。在制做大功率功放时往往要配对，这增加了生产的难度。而数字功放对2个MOS的特性一致性要求不严。

五、功放和喇叭的匹配

由于模拟功放中的功放管内阻较大，所以在匹配不同阻值的喇叭时，模拟功放的工作状态会因负载阻抗不同而受到很大影响。而数字功MOS管RDS内阻很小，几毫欧，几十毫欧，最大在200毫欧以下。相对负载喇叭阻抗（4R,8R,16R）完全可以忽略不计。因些不存在阻抗匹配问题。

六、数字功放有很好的开关机降噪电路。

数字功放内部PWM信号，电压控制更方便，可以很简单的做到开，关机降噪电路。关闭、延时开启PWM，小信号电压控制。而模拟功放要做到

这些功能必需增加很多附属电路，调试麻烦。

七、可靠性

模拟功放在大功率电路中一般首选OCL电路。因三极管的离散性会产生中点电压偏移的情况，这会使用上管或下管导通时间过长，或过短。其中过长的三极管会因热量增大而损坏。这就要求电路中有电路防止0点漂移。这会因电路复杂，器件太多。功率管工作温度高。最后导致故障。而数字电路简单，热量少。一致性好。可以稳定可靠地长期工作。

八、生产调试

大功率模拟功放存在各级测试点，三极管一致性不好等原因造成生产调试麻烦，而数字功放一致性很好，生产调试简单。

八、数字功放的问题

数字功放要求电压比较稳定，传统的线性电源会因市电电压不稳压而影响工作。音频开关电源是D类功放的首选。选用音频开关电源可以缩小功放体积，提高功放的整体效率，（相同功率下，模拟功放4U机箱，数字功放可以做到1U）会大幅底地降低成本。但大功率音频开关电源可靠性需要更进一步证实。

附：大功率D类电路(50W)以上的首选IR器件。小功率D(50W以下)类功放选TI器件

参考文献：《神州音响》2012年4月刊

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