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純數位音訊放大技術重現真空管音質

上網時間: 2006年11月08日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:JamTech  音訊放大器  D類放大器  分段  Sub-ranging 

音訊放大器技術逐步從傳統AB類向D類放大器過渡之際,混合訊號元件開發公司JAM Technologies (JamTech)最近提出了一種全新的全數位式音訊放大器架構,聲稱能完全免除D類放大器的失真,重現所有細微音訊,效能類似於早期的真空管類比放大器。

這種全數位化音訊放大器採用了一種稱為分段(Sub-ranging)的脈寬調變(PWM)技術。JAM Technologies行銷與業務開發副總裁Rick Beale指出,‘分段’技術能以高於傳統一水平調變架構的精確度驅動輸出級,它主要是將資料劃分為大小兩個訊號組,在分別進行轉換後於輸出級重新組合。

‘分段’技術能避免由矽晶片技術之脈寬時間解析度的侷限性所導致的非線性,“其精確度可達17~18位元(約102~108dB),”Beale說。他同時表示,根據一項由音訊產業顧問Bascom H. King執行的測試顯示,在0~108dBFS範圍內(約18位元),其數位放大器的性能測試結果與絕對線性度的偏差小於±3dB。相較之下,傳統類比PWM D類放大器約為72~78dB(約12~13位元);delta-sigma PWM數位放大器則為84~90dB(約14~15位元)。

“與重現較大的音訊一樣,對音訊傳真度來說,每一位元對於重現安靜或細小的聲音來說都非常重要,而精確度高於AB及D類放大器的分段PWM數位放大器則能重現更精細的音訊細節,”JamTech技術長Herbie Kirn說。

D類放大器是近幾年來因應消費性產品對高電源效率與小體積需求所發展出的新興技術,並已廣泛應用在一些要求高品質音訊的消費性音訊設備或大尺寸數位電視中。不過,Beale表示,儘管類比PWM D類放大器已經能為當前的數位消費性音訊產品提供必要的電源效率以及可接受的價格,但在線性度、清晰度與聲音豐滿度方面卻仍無法與類比放大器匹敵。“這種採用基本矽技術的脈寬調速放大器音訊解析度被限制在約70~80dB之間。”

為彌補此一缺陷,業界遂發展出可改良頻帶內訊號噪音比的delta-sigma調變與數位訊號處理技術,然而,這種delta-sigma DSP數位音訊放大器卻無法在價格上與類比PWM D類放大器匹敵,同時其傳真度也比不上A/B類放大器。而JamTech的分段PWM數位放大技術則聲稱能填補各種放大器技術的不足之處,以純數位技術實現堪與類比真空管技術比擬的音訊品質。

不過,JamTech在市場上仍面臨來自德州儀器(TI)、D2 Audio、NXP Semiconductors與Tripath等對手的強大競爭。這些D類放大器廠商有些具有極強大的數位類比轉換技術背景,或是擁有音訊處理DSP技術,不過,Beale表示,“目前市面上的AB類或D類放大器雖然同樣接收數位訊號,但在訊號進入後,都必須經過由數位轉換至類比這道手續,最終才能輸出到揚聲器。”

而JamTech的分段PWM放大器則免除了中間的數位-類比轉換手續,“訊號進入音訊處理器後,即可直接傳送至其放大器而後輸出,相較之下,我們節省了複雜的DSP或數位類比轉換器(DAC)成本,”Beale說。


圖:分段技術將訊號分為大小兩個訊號組,分別轉換後再於輸出級組合

另一項設計考量是如何抑制由放大器輸出引起的EMI問題。JamTech亞太區業務總監蔡榮皆透露,為高效地放大音訊訊號,傳統D類放大器一般具有較高的開關速度,但這會導致更複雜的EMI問題。“目前市面上競爭方案的開關頻率大約在400~500kHz之間,但我們的開關頻率僅有192kHz,這可進一步降低EMI問題,”他表示。另外,目前市面上數位音訊放大器電路約需使用30多個零組件,而JamTech則將零件數量減少至20多個,進一步削減了BOM成本。

作者:鄧榮惠




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