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2021视听观点 | D 类放大器的迷思

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发表于 2021-2-15 10:00:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
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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。

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■ 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。

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■ 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。









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发表于 2021-2-15 10:56:06 | 显示全部楼层
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。

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发表于 2021-2-15 11:15:34 来自手机 | 显示全部楼层
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?

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发表于 2021-2-15 13:04:40 | 显示全部楼层
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。

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发表于 2021-2-15 17:12:04 | 显示全部楼层
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。
音响是科学,音乐 & 音乐体验才是艺术
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发表于 2021-2-15 22:03:42 | 显示全部楼层
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。

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发表于 2021-2-15 23:50:36 来自手机 | 显示全部楼层
让世界发展吧楼上总结的到位,点赞!

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发表于 2021-2-16 10:09:20 | 显示全部楼层
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”。
音响是科学,音乐 & 音乐体验才是艺术
被专访链接:https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404445861991023056#_0

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发表于 2021-2-18 11:24:56 | 显示全部楼层
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.

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发表于 2021-2-18 11:27:09 | 显示全部楼层
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.
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