2021视听观点 | D 类放大器的迷思

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文 / 小路

D类放大器并非新事物，在1958年就有人提出了这种技术，D类放大器在音频领域的应用，相关的记载是始于上世纪70年代，当时的Bose公司开始生产D类汽车功放。到了上世纪90年代，D类放大器以高高在上的姿态进入音响发烧友的视野。
最近看了一篇网文，拿D类放大器和数字放大器作比较，然后说数字放大器优于D类放大器。该文作者把支持模拟输入的划分为D类放大器，把支持数字输入的划为数字放大器，而其实上，这只是功能上的差异罢了。大家都知道，D类放大器即数字放大器，拿他们做比较，就像拿“土豆”和“马铃薯”作比较一样，是一种误导读者的说法。实际上，人们对于D类放大器的认识存在不少分歧，或者是偏差，有点“剪不断，理还乱”的感觉。

■ Starke Sound（斯塔克）AD4.320 4声道后级，采用自家研制的 NS600 D类放大模块

D类放大器，姓“数”还是姓“模”
让我们来看看D类放大器的工作原理。D类放大器的重要环节是将音频信号调制为PWM信号，PWM的全称为“Pulse Width Modulation”，即脉冲宽度调制，这种技术应用极广，开关电源就使用这种技术。以一台支持模拟输入的D类放大器为例，首先将输入的音频信号和高频三角波比较，产生一个PWM信号，接着将这个信号放大，来驱动功率管。D类放大器就是一个脉冲控制的大电流开关放大器，把PWM信号变成高电压、大电流的PWM信号，不过此时的PWM信号尚不能直接用来推动喇叭，必须通过简单的LC低通滤波器过滤，还原出音频信号，才能直接推动喇叭正常发声。
就这个过程，引出了姓“数”还是姓“模”的争论。在这种争论中，数字派是压倒性的占上峰，并且证据超多，而模拟派则更多来自于质疑和少量的证据。
数字派认为，PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。这说明PWM信号是数字信号，D类放大器就是数字放大器。更有人说，D类放大器就是1bit的数字放大器，是大功率DA转换器。因此，与D类放大器同一工作原理的开关电源，也被数字派称为数字电源。
而模拟派则认为，PWM信号是将模拟信号调制成脉冲信号，从广义上说也是模似信号，因为数字信号是当某种信号能代表数字的时候才能称其为数字信号。另一理解是，PWM信号是用于控制末级功率管的开关频率而已，以极高的开关频率来输出声音，而一些数字派把开关的频率当成数字取样，这是不应该的。因此，D类放大器是模拟放大器。
笔者曾经认为D类放大器是模拟放大器，不过查阅了众多的资料和咨询了业界一些专业人员之后，有新的认识，但并不意味着笔者会投奔数字阵营。对于我而言，我更愿意称之为“D类放大器”，或者“开关功放”这样中性的名称。我认为，D类放大器是一种在模拟技术的基础上用数字方式来控制的放大器。

■ 后级采用D类放大电路的Bel Canto Black系列旗舰前后级

纯数字放大器，离我们还有多远？
目前的D类放大器，有两大类：第一类是支持模拟输入，输入之后的模拟信号要调制为PWM信号；第二类是只支持数字输入，通常来说输入的数字信号要经过解码器转换为模拟信号，然后再调制为PWM信号。也就是说无论是模拟输入还是数字输入，都必须调制为PWM信号，并且其过程完全不能省去模拟这一环节。
但有一种D类功放，据说已经可以将数字信号直接调制为PWM信号，如果把PWM调制后的信号当成纯数字信号（尚且这么认为），那么从输入到放大，直到推动喇叭的那一刻，才转换为模拟信号。即使如此，这样的D类功放也不能称为纯数字放大器。

那么怎样才能实现纯数字方式呢？如果D将类功放最后的LC低通滤波器去掉，是不是成了纯数字放大器？但我们一直以来使用的喇叭单元，是靠电声转换、靠振动来发声的，直接输入数字信号，将不会获得正常的声音。
笔者曾经采访过美国Bel Canto总裁Michael McCormick先生，向它请教有关D类功放的问题。他告诉笔者，在Bel Canto的放大器中，模拟和数字是结合在一起的，虽然可以输入数字信号，但是功放把信号放大至可以推动喇叭的这个过程，最终出来的是模拟信号。那么理论上这种D类放大器有没有可能达到极致的全数字化呢？Michael McCormick先生的答案是否定的，他表示，目前只有模拟信号能驱动音箱。
如此看来，纯数字放大器的拦路虎在于音箱这个终端，只要解决这个终端，才有可能实现全数字化。据说这种数字化的终端是有可能实现的，只是目前尚处于理论阶段，何时才能实现，谁也不知道，一旦实现，将是音响技术领域的一大突破。

kkhuang

为什么会是拦路虎，前面的路千百条，一定要玩D类吗？或者全数字的吗？音响就是玩，玩，玩。

晧哥哥

如果使用传统的喇叭，就没有完全的数字功放，但这个重要吗？

kkhuang

因为传统的放大已经没有什么可写了，媒体当然要找些新东西来写写，也无可厚非。

刘想云

kkhuang 发表于 2021-2-15 13:04
因为传统的放大已经没有什么可写了，媒体当然要找些新东西来写写，也无可厚非。

D类功放，有高效率低散热（低能耗）、高阻尼系数、高体积功率比、高可靠性等优势。优秀的专业监听音箱中是很多采用的。毕竟箱体是有空间限制的，一个不大的箱体里面，要放下3台到5台乃至更多的A类或AB类放大器，是很难的，哪怕不考虑散热问题，也是D类容易可行得多。而且D类技术，这10年来进步非常大，已经能做到没可闻的“数字味”。反观纯A类，再新、再强、再贵的后级，也永远会浪费50%以上的能量。

HiFi音响中，日后也会逐渐多起来，乐林和Bel Canto、TEAC、林道夫等品牌已经有不错产品。

kkhuang

如果大家有以前的旧的杂志，会发现20多年前就有不少评论员口中不错的d类扩音机了，比如很少知道的audio physic也出过D类的扩音机，是罗马尼亚裔设计师的出品，还有日本的concise等，当然tact就是林道夫啦，ps audio 等都有了，并不是新东西，至于能否打进民用市场，或取代A类，AB类，我觉得大家都不要猜测了，让世界发展吧。

拉杆扣篮

让世界发展吧楼上总结的到位，点赞！

刘想云

kkhuang 发表于 2021-2-15 22:03
如果大家有以前的旧的杂志，会发现20多年前就有不少评论员口中不错的d类扩音机了，比如很少知道的audio phy ...

没说D类是“新东西”；我说的是“D类技术，这10年来进步非常大”。

小路

kkhuang 发表于 2021-2-15 10:56
为什么会是拦路虎，前面的路千百条，一定要玩D类吗？或者全数字的吗？音响就是玩，玩，玩。

现在说的是D类功放, 全数字化系统, 说的是技术发展, 并没有说传统喇叭是音响发展的拦路虎. 这点要搞清楚.

小路

我的文章, 并没有拿D类功放与其它功放作对比, 请不要臆测.