前言
隨著數字音源與數字音頻技術的迅速發展，直接對數字音頻信號進行功率放大而不需要進行模擬轉換(DAC)的數字音頻放大器得到了迅速發展，它具有效率很高并且能與數字音源直接對接，實現端到端的純數字音頻處理和放大等優點。這種DDX音頻放大器可以接受來自DSP直接輸入的數字音頻編碼信號，采用專利的DDX信號處理技術來控制高效的功率器件，不需要為每個聲道準備D/A轉換器，從而減少了中間不必要的轉換層級，音質得到顯著的改善，成本也隨著零部件數目的減少而下降，從而把高音質、低功耗和低制造成本帶到人氣很旺的高速增長的應用領域，如平板電視機、無線產品和個人音響系統。
DDX技術原理
DDX技術是一項高效率的D類數字放大器技術，能夠將數字音頻直接轉換為功率，而無需數模轉換器(DAC)。相比于一般模擬方案，這種全數字方案以更小巧的設計和更低的功率耗散，實現更高運行效率。該技術已被引入到多項專利的全數字高效集成電路中，廣泛應用于不同類型的消費音頻產品。
DDX音頻放大器的基本結構
DDX音頻放大器包括2個主要部分：第一部分是采用專利DDX技術的調制器，它把數字音頻接口得到的或者A/D轉換得到的PCM數字音頻數據轉換成三態調制信號輸出；第二部分是功率輸出級，它包括三態驅動邏輯電路和全橋電路。經過三態調制的脈沖信號控制全橋電路中晶體管的導通與截止，在負載的兩端產生極性相反的脈沖信號，脈沖的頻率成份包含還原的音頻信號和與調制過程相關的高頻分量，因此通常需要在輸出級和揚聲 器之間插入一個低通濾波器，避免高頻分量直接驅動揚聲器，從而在揚聲器上得到還原并且放大的音頻輸出(如圖1所示)。
DDX音頻放大器驅動方式和調制方式
DDX音頻放大器的輸出級采用全橋電路，它包含兩個半橋輸出級。每個半橋電路包括兩個輸出晶體管，一個是連接到正電源的高端功率管，另一個是連接到負電源的低端功率管。全橋電路可以由單電源供電，在相同的電源電壓下，全橋電路的輸出信號擺幅是半橋電路的兩倍，理論上可以提供的最大輸出功率是其四倍。傳統的D類放大器采用差分工作方式，開關信號控制兩個半橋電路中功率管的導通與截止，半橋A的輸出極性必須與半橋B的輸出極性相反，使負載電流從一個半橋流入，從另一個半橋流出，為濾波器提供極性相反的脈沖信號，因此只存在正態和負態這兩種差分工作狀態。
圖1 DDX基本功能塊圖
圖2 DDX驅動狀態
DDX音頻放大器的調制器采用DDX專利的三態調制技術，增加了一個共模工作狀態，即兩個半橋輸出的極性相同(都為低)，從而使濾波器的兩端被連接到地。這個共模狀態稱為陰尼態，和差分工作狀態配合產生DDX三態調制，如圖2所示。陰尼態用于表示低功率水平，代替兩態方案中在正態和負態之間的開關。當音頻信號處于低功率水平的時候，傳統的兩態方案仍然使輸出晶體管處于開關狀態，輸出正負抵消的無用信號給濾波器和揚聲器，這樣不但增加了的開關損耗和能量開銷，降低了音頻放大器的效率和信噪比，而且不斷地處于開關狀態不可避免地產生EMI。DDX三態調制方案利用陰尼態表示低功率水平，正態和負態用于對揚聲器提供大功率。在相同測試條件下，DDX三態調制方案比采用兩態調制方案的傳統D類放大器產生的高頻載波分量低16dB，在低功率水平時的放大器效率提高了20%。DDX三態調制方案的獨有特性也改善了電源抑制比(PSRR)，因為在低功率水平時，濾波器的差分動作非常小，陰尼態使揚聲器的兩端接地，從而使電源的噪聲不被聽見。
許多D類放大器采用PWM輸出至器件輸入的負反饋環路以改善器件的線性，通過控制環路對輸出進行校正，以減少失真問題和電源問題。閉環設計的優勢是以可能出現的穩定性問題為代價的，這也是所有反饋系統共同面臨的問題。而DDX音頻放大器采用數字開環的設計，即使在驅動低阻抗揚聲器的時候也不會產生放大器的穩定性問題。同時，利用先進的數字信號處理技術(DSP)，對預期的輸出級誤差進行預補償或者校正，也可以改善放大器的線性輸出特性。并且可以在數字域對每個通道音頻信號獨立地編程，進行諸如分段EQ控制，低音/高音控制和音量控制等處理，而這些都可以通過I2C數字接口對內部寄存器進行編程來實現，不僅方便了用戶的開發和使用，而且為用戶增加了附加價值。
DDX音頻放大器種類
DDX音頻放大器芯片主要分成兩類，一類是完全獨立的設計，即DDX控制芯片和音頻功率放大器芯片是分開的，最多能處理八個音頻通道，最大輸出功率為單通道350W；另一類是單芯片設計，即集成了DDX控制和音頻功率放大器功能，同時擁有2.1通道的DDX控制和音頻放大器，輸出總功率為40W至160W。用戶可以根據產品開發的實際需要進行靈活地選擇和搭配組合。
結語
利用DDX音頻放大器對數字音源輸出的音頻信號進行直接處理和放大，可以方便地實現高保真，高效率和低成本的音頻放大器，為數字音源，音頻處理和功率放大的整合提供了完整的端到端數字解決方案。
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