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D類功放指的是D類音頻功率放大器（有時也稱為數字功放）。通過控制開關單元的ON/OFF，驅動揚聲器的放大器稱D類放大器。
D類功放指的是D類音頻功率放大器（有時也稱為數字功放）。通過控制開關單元的ON/OFF，驅動揚聲器的放大器稱D類放大器。D類放大器首次提出于1958年，近些年已逐漸流行起來。已經問世多年，與一般的線性AB類功放電路相比，D類功放有效率高、體積小等特點。
D類功放指的是D類音頻功率放大器（有時也稱為數字功放）。通過控制開關單元的ON/OFF，驅動揚聲器的放大器稱D類放大器。D類放大器首次提出于1958年，近些年已逐漸流行起來。已經問世多年，與一般的線性AB類功放電路相比，D類功放有效率高、體積小等特點。
基本結構
第一部分為調制器，最簡單的只需用一只運放構成比較器即可完成。把原始音頻信號加上一定直流偏置后放在運放的正輸入端，另通過自激振蕩生成一個三角形波加到運放的負輸入端。當正端上的電位高于負端三角波電位時，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號為零、直流偏置三角波峰值的1/2，則比較器輸出的高低電平持續的時間一樣，輸出就是一個占空比為二分之一的方波。當有音頻信號輸入時，正半周期間，比較器輸出高電平的時間比低電平長，方波的占空比大于二分之一；負半周期間，由于還有直流偏置，所以比較器正輸入端的電平還是大于零，但音頻信號幅度高于三角波幅度的時間卻大為減少，方波占空比小于二分之一。這樣，比較器輸出的波形就是一個脈沖寬度被音頻信號幅度調制后的波形，稱為PWM（Pulse Width Modulation脈寬調制）或PDM（Pulse Duration Modulation脈沖持續時間調制）波形。音頻信息被調制到脈沖波形中。
第二部分就是D類功放，這是一個脈沖控制的大電流開關放大器，把比較器輸出的PWM信號變成高電壓、大電流的大功率PWM信號。能夠輸出的最大功率由負載、電源電壓和晶體管允許流過的電流來決定。
第三部分需把大功率PWM波形中的聲音信息還原出來。方法很簡單，只需要用一個低通濾波器。但由于此時電流很大，RC結構的低通濾波器電阻會耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當占空比大于二分之一的脈沖到來時，C的充電時間大于放電時間，輸出電平上升；窄脈沖到來時，放電時間長，輸出電平下降，正好與原音頻信號的幅度變化相一致，所以原音頻信號被恢復出來。
工作原理
D類功放設計考慮的角度與AB類功放完全不同。此時功放管的線性已沒有太大意義，更重要的開關響應和飽和壓降。由于功放管處理的脈沖頻率是音頻信號的幾十倍，且要求保持良好的脈沖前后沿，所以管子的開關響應要好。另外，整機的效率全在于管子飽和壓降引起的管耗。所以，飽和管壓降小不但效率高，功放管的散熱結構也能得到簡化。若干年前，這種高頻大功率管的價格昂貴，在一定程度上限制了D類功放的發展。現在小電流控制大電流的MOSFET已普遍運用于工業領域，特別是近年來UHC MOSFET已在Hi-Fi功放上應用，器件的障礙已經消除。
調制電路也是D類功放的一個特殊環節。要把20KHz以下的音頻調制成PWM信號，三角波的頻率至少要達到200KHz。頻率過低達到同樣要求的THD標準，對無源LC低通濾波器的元件要求就高，結構復雜。頻率高，輸出波形的鋸齒小，更加接近原波形，THD小，而且可以用低數值、小體積和精度要求相對差一些的電感和電容來制成濾波器，造價相應降低。但此時晶體管的開關損耗會隨頻率上升而上升，無源器件中的高頻損耗、射頻的聚膚效應都會使整機效率下降。更高的調制頻率還會出現射頻干擾，所以調制頻率也不能高于1MHz。
同時，三角波形的形狀、頻率的準確性和時鐘信號的抖晃都會影響到以后復原的信號與原信號不同而產生失真。所以要實現高保真，出現了很多與數字音響保真相同的考慮。
還有一個與音質有很大關系的因數就是位于驅動輸出與負載之間的無源濾波器。該低通濾波器工作在大電流下，負載就是音箱。嚴格地講，設計時應把音箱阻抗的變化一起考慮進去，但作為一個功放產品指定音箱是行不通的，所以D類功放與音箱的搭配中更有發燒友馳騁的天地。實際證明，當失真要求在0.5%以下時，用二階Butterworth最平坦響應低通濾波器就能達到要求。如要求更高則需用四階濾波器，這時成本和匹配等問題都必須加以考慮。
近年來，一般應用的D類功放已有集成電路芯片，用戶只需按要求設計低通濾波器即可。
為啥D類功放沒有火起來
預測技術的走向跟預測股票的走勢一樣都是很困難的，即使高手也往往看走眼。
例如，前幾年D類功放剛剛推出的時候，很多人都覺得D類具有高性能、省電、體積小、成本低、失真小，重量輕，發熱小的種種優勢，相比傳統的功放來說簡直天上地下，幾十斤甚至上百斤的甲類功放，換成D類，可以托在美女手心的一個小盒子就解決了，聲音也同樣可以做的很美很動聽。當時很多技術大牛都紛紛認為D類是趨勢，傳統功放將像恐龍一樣面臨淘汰的命運。
然則近10年已經過去了，國內外做D類功放的廠家也就是屈指可數的幾家，如國內成規模的也就是乾龍盛、珀璞這樣兩家，其余的都是山寨或DIY。國外如Jeff Rowland好像試水過一兩臺D類功放，結果市場反應不佳，于是又做回傳統的路子。最近的上海音響展，香港音響展，除了帝瓦雷，很少看到有廠商推Ｄ類的；而即使是帝瓦雷，其營銷也未必有預計的那么成功，否則也不會關閉上海新天地的旗艦店了。其宣傳口號——每個家庭都要有一臺D類——實現的可能也變得日益渺茫。
我自己最近買了一臺老窖（珀璞）做的D類功放，價格很平，二手不到800元。本來并沒有對于其音質抱有太大希望，主要看中其四合一的功能，即把解碼、前級、后級、耳放甚至USB界面都整合在一套系統里面，比一般說的一體機功能更加強大。插上電腦就可以推箱子。而試下來，音質還是很讓我滿意的。于是兩周以來，我忙著出二手，回收的錢10倍于這臺功放的價格——結果升級之后不但音質勝過原來的系統，淘寶賬戶的錢還多了幾千塊，這當然不是壞事，因為多出來的錢可以買幾根線什么，雖然我現在還沒有想好買什么線。
順便說明，D類功放對于線材的要求很特別，甚至有兼容性問題（基本上味道線都有危險）例如我的JPS 超導Q同軸，插上去就會有噪聲，死活不能用，再比如原來用的挺好的CAJ電源線，插在任何環節出來的聲音都很怪，于是這些線只能統統出光。倒是原來買的一批相位傳真，單價一兩百一根的，配合Ｄ類效果不錯。
我覺得Ｄ類功放的聲音并沒有大多數人認為的那樣冷薄或者數碼聲重（索尼Ｄ５０就是典型的數碼聲），其最大的優勢是透明度好，動態大，因為沒有中間轉接的環節，同軸上過來的信號直接轉換為推動音箱的電流，所以保真度非常高，即使用對比很好的解碼+前后級，你會發現D類的聲音更加干凈，而傳統的系統因為經過了幾臺機器幾次放大，再加上很多根信號線的轉接，聲音不可避免的就像蒙上了一層紗，不那么透徹明了。再加上其對于耳機的推力十分到位，推平板也易如反掌，所以，AB了幾次后，我毫不猶豫地決定改用Ｄ類。
當然，這套設備是我在北京書房聽音樂用的，不是我的主系統（我的主系統還是老式的膽機），我認為Ｄ類的缺點也是有的，就是聲音有一點過于直白了，缺乏韻味。不過這應該是因為這臺D5N還是低端產品，到了比較好的檔次，自然就會調整過來。相比其優點——使用簡單，配置簡單，省電省空間，尤其是不需要那么多連接線和電源線，避震和線材上可以省下五位數的錢，（如果算上占用面積的房價，可以省下六位數的錢），真可以說是瑕不掩瑜。所以我還是有點奇怪，D類功放為啥不火？為啥那么多燒友還是青睞于黑大傻粗的傳統器材呢？
D類功放優點
1、D類功放的使用范圍很廣，其連接的負載阻抗最低值可以達到很低，另外不管負載阻抗值如何變化，其電池的轉換率基本上可以說是不變。
2、D類功放非常適合產品的大批量生產。只要確保安裝對元器件，就可以使產品具有的很好的一致性，而且生產的過程中不需要任何的調試，安全可靠。
3、D類功放具有很高的能量使用轉換率，而且它的體積很小，具有很強的可靠性。D類功放的電池使用率可以達到90%以上，符合綠色環保的要求。
4、D類功放可以直接實現群控、遙控、監測等功能，而不需要添加任何的裝置。
5、D類功放沒有高頻、中頻、低頻的相對變化，它的聲音非常清晰，而且聲像有很準確的定位。
D類功放缺點
1、D類功率放大器的功率晶體管在其剛開始連接和最后的關閉過程中，緊靠地面的電位會發生波動等情況，從而增加了噪音。
2、D類功率放大器的揚聲器可能會因為某種原因而出現失真等情況。
3、D類功率放大器的沒有專門的開關，若是安裝的功率晶體管和其他器件匹配的不好，會導致整個產品質量不過關。
4、D類功率放大器的輸出電路有可能會出現死區等情況。
有關什么是D類功放，以及D類功放優缺點的話題就說到這里，還有什么不明白的地方，朋友們可在下文的評論區留言，或者登錄高清時代論壇提出你的問題。
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2024-07-04 標簽：D類功放 1038 0
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