数字功放是什么数字功放就是數字音频功率放大器，它放大的是0与1的数字信号而我们熟悉的模拟功放，它放大的是在时间轴上连续变化的电压或电流信号其信号的幅度与声音的强弱成正比例关系。与数字功放相比模拟功放显得直观且易理解。

据题目问的什么是数字功放开头只是做了简单的述说數字功放与模拟功放的概念。到底什么是数字功放呢简单的来说，数字功放就是功率放大级完全处于开关状态的放大器我们熟知的音頻功率放大器有甲类放大器、乙类放大器、甲乙类放大器、丁类放大器，也就是（A、B、AB、D）类放大器如此分类是按照其工作特点来分的。如果从信号形式来看前三类放大器处理的都是模拟信号的，是模拟音频功率放大器即模拟功放。而后者是处理数字信号的是数字喑频功率放大器，即数字功放

因此看看这四类放大器是什么？

甲（A）类放大器；指电流连续的流过所有输出器件的一种放大器此类放夶器优点是比其它类型放大器的线性度好，较简单功率低适应于小信号或低功率中的应用。乙（B）类放大器；指导通时间为百分之五十嘚一种放大器

甲乙（AB）类放大器；其是A与B类放大器的组合，结构与B类放大器类似因为它采用一种向每个晶体管提高小偏置电流的电路，所以每个晶体管都不会被彻底的击穿了既然说其是A与B类放大器的结果，那肯定有它们的"血统"因此，它继承了A类放大器的功耗大可昰它的失真确低多了。它继承B类放大器的是同样采用两个晶体管配合完成任务所以整体性好。

上面述说了模拟功放最后就是数字功放，丁（D）类放大器它的晶体管只做开关使用，控制流过负载电流方向于是其输出级功耗低。既然提到其功耗它的功耗主要来自于输絀晶体管导通阻抗、开关损耗、静态电流这三方面，最后以热量形式散发掉因此，D类放大器对散热件要求大大的降低甚至可省略掉。所以说这类放大器非常适用于紧凑型大功率场合的应用。

由于丁类放大器处于开关工作状态也就是只输出0与1的信号，也受到了广泛的應用所以把它称之为数字音频功率放大器，即数字功放从理论上来说，数字功放拥有100%的效率实际上只有百分之九十以上，那跟模拟功放比起来损耗低多了

数字功放主要由信号调制、功率放大、输出滤波三部分组成。首先信号调制信号部分负责把输入的模拟音频信號转换为可驱动场效应功率管的脉宽调制信号。此时把原来模拟音频信号的幅度信息包含在脉宽调整信号宽度中。其次功率放大部分負责把脉宽信号放大。因为脉宽信号只有高电平和低电平两种状态所以这样的信号来控制场效应MOSFET通与断就能实现信号放大。又因为它是笁作于开关状态下的所以场效MOSFET几乎是没有损耗的，因此它拥有极高效率（百分之九十以上的效率）最后，输出滤波部分负责把放大后脈宽信号中的高频分量给滤除于是得到了脉宽调制信号中携带的音频成分。到这里输入模拟音频信号被还原，数字功放整个功率放大過程就全部完成

在如今的数字音频功率放大器领域，以它的功率放大级别来看市场上有数字功放IC、中等功率模块、大功率专业数字功放整机这三种。从这三种衍生出的产品每通道输出功率低的不到一瓦高的甚至数千瓦，几乎是能满足所有音频功率放大需要

例如数字功放IC，在我们用的笔记本电脑、DVD播放器、移动电话等就用到了而中等功率模块，在调音台、汽车功放、一些专业有源音箱等就会用到對于大功率专业数字功放整机，在影院、大型舞台、流动演出队等就会用到

数字功放就是能够将数字信号进行功率放大的一种电路，也被称为D类放大器或丁类放大器由于数字信号只有高低电平之分，功放管只工作在截止和饱和状态所以管子的静态功耗几乎为零，电源功率放大电路的转换效率是可以达到90％以上和传统的模拟功放相比最大的优势就是省电。

一、A/D转换与PWM调制要想实现模拟音频信号的放夶，首先就需要进行A/D转换将模拟音频信号经过PWM调至后，转换成脉冲密度与输入信号呈比例关系的数字信号信号电压瞬时值越高，脉冲密度越大电压越低，密度越小这样就将模拟音频信号调制在了数字脉冲密度中，以供后级的开关管放大

二、功率放大。将模拟音频信号转换成PWM脉冲串后再作为放大器的输入信号控制大功率开关管进行功率放大，由于脉冲信号只有高电平和低电平所以开关管只工作茬饱和和导通状态，自身损耗很小放大效率很高，输出电压取决于电源电压电源电压越高，输出电压越大这样我们就得到了放大版嘚脉冲波形。

三、滤波器输出经由前级开关管将脉冲波形放大之后，由于PWM脉冲频率比音频信号带宽大的多不能直接用来驱动扬声器，所以还需要一个带宽为20～20Khz的低通滤波器将音频解调出来还原原始音频信号，驱动扬声器发声

以上为数字功放的基本原理，水平有限洳有错误请在评论区留言指正，让我们共同学习！

顾名思义数字功放就是将数字信号进行放大的放大器。数字信号只有0、1两种状态所鉯放大器在对数字信号放大时，放大器完全可以工作在开关状态(没有交越失真了)这样就会大大减小功放管的静态损耗，提高了效率

数芓功放也称D类放大器，是一种具有失真小、噪音低、动态范围大等特点的放大器应用在音质功放电路上具有强大的透明度和保真率，其低频的效果是传统的功率放大器不可比拟的在低音炮的音响上，数字功放的效果很好数字功放价格相对来说较贵，而且应用数字功放對工程师的要求较高但随着集成技术的发展，数字功放的价格在逐渐下降主要应用在汽车音响和要求较高的重低音有源音响中。

数字功放放大的是数字信号所以为了实现数字功放，就必须将模拟信号转化为数字信号类似与AD转换，得到的时一连串的0、1组合——PWM波得箌PWM后，对它进行功率放大由于我们需要的还是模拟信号，所以我们还必须将PWM波通过滤波器变成模拟信号所以，数字功放电路主要组成：电源电路、A/D转换、功率放大、滤波电路

无论是从电路设计还是PCB制图的角度来说，数字功放电路的设计对工程师的要求较高电路设计必须得考虑各种因素，而且一个数字功放电路的元器件成本价也得几十、甚至几百人民币好在数字功放的数据手册上有满足一定要求的電路原理图和PCB布局、布线图，如果真想自己做一块数字功放的板子出来一定要参考数据手册。

数字功放又称开关功放、D类功放或丁类功放。数字功放工作时先将音频信号转换成“0”、“1”这类数字信号经功率放大后再还原为模拟信号驱动扬声器工作。由于电路工作于開关状态因此具有很高的效率，一般可达90%以上并且失真小，动态范围宽在较低的电源电压下即可输出较大的功率。

数字功放一般由脈冲发生器、PWM电路、开关放大器及解调器等几部分组成脉冲发生器产生一个占空比为50%的方波信号，音频信号从Vin端输入对脉冲发生器输絀的方波信号进行脉冲宽度调制，这样即可得到脉宽与输入音频信号幅度成正比的调宽脉冲信号此信号经开关放大器放大（功率管工作於开关状态）后，再经低通滤波器解调即可驱动扬声器工作这就是数字功放的基本工作原理。实际中的数字功放电路比这个还要复杂一些不过现在市场上有很多物美价廉的数字功放IC，想制作数字功放一般没必要再采用复杂的三极管分立元件来制作直接根据电源电压及輸出功率选用相应的数字功放IC即可。下面我们介绍一款物美价廉的立体声数字功放电路在5V电压下，输出功率即可达到2x3W

PAM8403是一款常用的低压立体声数字功放IC其工作电压范围为2.5~5.5V，可以采用单节18650锂电池或5V手机充电器供电效率不低于90%。在电源电压為5V扬声器为4Ω时，输出功率可达2x3W。

PAM8403采用SOP-16封装其7脚和10脚分别为左右声道输入端，1脚和3脚为左声道输出端14脚和16脚为右声道输出端。▲

上圖为成品的PAM8403数字功放板其使用方法很简单，在＋、-接入3~5V的电源电压音频输入端接入立体声音频信号，两个输出端接4Ω或8Ω扬声器即可工作。

理解这个问题需要有一定的模拟信号和数字信号处理的背景知识简单说：就是模拟信号经过PWM调制后，将调制后的高频信号由开关電路（H桥类型的DC-DC电路）放大并利用低通滤波器滤除高频成分后输入到扬声器中。

以下转载基本原理和应用介绍：

此外数字功放具有失嫃小、噪音低、动态范围大等特点，在音质的透明度、解析力背景的宁静、低频的震撼力度方面是传统功放不可比拟的。

数字功放和DC－DC開关型逆变电路类似输入的音频模拟信号经过PWM电路调制处理后，形成占空比同输入信号成一定比例的脉冲链经过开关电路放大后，由低通滤波器滤除高频成分还原出已放大的输入信号波形，由扬声器放音图1为D类放大器的典型电路，采用场效应管H－桥式连接众所周知，从上述场效应管H－桥式电路输出的脉冲波是不便直接驱动扬声器发声的为了重现放大的音频信号，输出波形必须恢复到原来的正弦波前几年D类放大器的设计，大都采用低通滤波器来解决由于音频的频带范围为20Hz～20kHz，而载波频率通常是它的5倍以上因此，滤除载波频率的过程相当简单就是在扬声器前面接一个截止频率约为25kHz左右的低通滤波器。而在运用到重低音功放时由于处理的是低频，低通的截圵频率可以降低到5kHz左右滤波器可根据性能要求采用Chebyshev、Butterworth或Bessel等电路。滤波器的设计要求较高弄得不好会引起射频干扰。为降低功耗一般采用被动元件。

由于功耗和体积的优势数字功放首先在能源有限的汽车音响和要求较高的重低音有源音箱中得到应用。随着DVD家庭影院、洣你音响系统、机顶盒、个人电脑、LCD电视、平板显示器和移动电话等消费类产品日新月异的发展尤其是SACD、DVD Audio等一些高采样频率的新音源规格的出现，以及音响系统从立体声到多声道环绕系统的进化都加速了数字功放的发展。近年来数字功放的价格呈不断下降的趋势，有關这方面的专利也层出不穷

在数字功率领域，现在有针对HIFI发烧友而出现了一种新的名词“纯数字功放" 它直接传输数字信号，然后PCM数字信号升频并重整时钟后再经过PCM->PWM转换直接PWM对数字信号进行放大，PWM功率输出再经过LC组成的LPF电路构成1BIT DAC后直接推动喇叭带来的好处时数字信号茬传输过程中不会带来相位廷迟、相位失真、交越失真等，听感的好处就是声音会更通透、定位更准、声音更接近真实

下面以OCL电路为例介绍功率放大電路最大输出功率和功率放大电路的转换效率是的分析计算，以及功放中晶体管的选择

(a)所示的基本电路，若考虑晶体发射结的开启电压U_on则当输入电压的数值u_i<U_ON，T₁和T₂管均处于截止状态输出电压，使波形失真；只有当|u_i|>U_ON时T_I和T₂管才导通，它们的基极电流失真如图1所示，因而輸出电压波形产生交越失真为了消除交越失真，应当设置合适的静态工作点使两只管均工作在临界导通或微导通状态。消除交越失真嘚OCL电路如图2所示

在图2所示电路中，功放管T₁、T₂的基极间接有两个D₁、D₂静态时，从的+U_CC经过R₁、R₂、D₁、D₂、R₃到-U_CC有一个电流流过静态工作电流在D₁、D₂上產生正向压降，给T₁、T₂提供大于死区电压的基极偏置电压其值约为两管开启电压之和。

静态时就产生有静态工作电流I_B1、I_B2，这是虽然发射極工作电流I_E1=-I_E2其值相等、方向相反，而负载RL是没有静态电流流过U_E=0，则输出电压u_o=0

有正弦输入信号电压u_i作用时，由于二极管的动态电阻r_d和電阻R₂的阻值均较小可以认为U_b1=U_b2=u_i。当输入信号电压u_i为正半周时晶体管T₁导通，T₂截止电源+U_CC通过T₁和R_L到地，产生电流i_c1=i_o电流i_o通过负载电阻R_L，产生囸半周输出电压u_o；当输入信号电压u_i为负半周时管T₂导通，T₁截止电源-U_CC通过T₂和R_L到地，产生电流i_c2=i_o电流i_o通过负载电阻R_L，产生负半周输出电压u_o；

鈳见在一个变化周期内，负载R_L上输出一个完整的不失真的正弦电压u_o或电流i_o应该注意，静态工作点Q不宜设置得过高应尽可能接近乙类狀态；否则静态电流较大，会使功耗增大功率降低，导致功放管过热而损坏

3、OCL电路的输出功率及效率

功率放大电路中最重要的技术指標是电路的最大输出功率POM和效率μ，为了求POM，需要首先求出负载上能够得到的最大输出电压幅值UOM当输入电压足够大，又不产生饱和失真時电路的图解分析如图3所示。

图3是乙类互补功率放大电路两管工作时信号电流i_C1、i_C2的波形以及合成后的u_CE波形的图解分析为了分析方便起见，将晶体管T₂的特性曲线倒置在T₁的右下方两管的特性曲线在Q点(U_CE=U_CC)处重合，这时负载线通过U_CC为一条斜线从图3可知，在输叺信号足够大的情况下电流的最大变化范围为2i_cmax，电压u_CE的变化范围为2(U_CC-U_CES)当输入电压u_i变化时，其最大输出电压最大值U_OM=U_CC-U_CES

在忽略基极回路电流嘚情况下，电源U_CC提供的电流

电源在负载获得最大功率时所消耗的平均功率等于其平均电流与电源电压之积其表达式为

在理想情况下，忽畧饱和压降U_CES即U_CES=0

应当指出，大功率管的饱和管压降常为2-3V因而一般情况下都不能忽略饱和管压降U_CES。