Дипломная работа - Проектирование и изготовление полностью цифрового усилителя мощности звуковых частот D-класса. (язык-греческий, перевод не полный - файл DT2006-0129-rus.doc

Дипломная работа - Проектирование и изготовление полностью цифрового усилителя мощности звуковых частот D-класса. (язык-греческий, перевод не полный
скачать (4284.1 kb.)
Доступные файлы (2):
DT2006-0129-rus.doc433kb.07.01.2010 22:18скачать
DT2006-0129.docскачать

DT2006-0129-rus.doc

  1   2   3
Резюме
В этом документе проектированию, внедрению и тестированию полностью цифровой аудио-частот усилителя мощности. Устройство содержит два независимых канала для стерео и имеют возможность обрабатывать как аналоговые и цифровые сигналы в PCM применимо вход. Главной целью было создание оригинального исполнения которых для достижения этих соответствующие коммерчески доступных реализаций.

Сила основе операционной системы D, в котором выходной каскад работает прервал под контроль сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Это осуществляется с syndesmologimena MOSFET моста мощности-H, нагрузка подключается между оружием моста (BTL). Основным преимуществом данной системы является высокий КПД, превышающим 85% практические. В результате общий размер готового продукта быть небольшим по сравнению с другими традиционными реализациями.

Тематика охватывает теорию, архитектуры и детального проектирования усилителя класса. Он также охватывает Разные трудности обрабатывающей промышленности и других ограничений, возникших в ходе осуществления. Наконец оценку исполнения первоначального конкретные испытаний соответствующие графы и сделано сравнение с теоретическими расчетами и со ссылкой усилителя завода.
Ключевые слова
Цифровой аудио усилитель класса D, PWM, Мост-Н исполнения, выключатели, PCM, SPDIF, BTL, власть
Аннотацию
В данной работе представлены разработки, внедрения и испытаний истинно цифровой аудио усилитель мощности. Устройство включает в себя два отдельных канала для стереофонического работы, а он имеет возможность приема аналоговых и цифровых сигналов PCM в качестве вклада. Дизайн критерием является строительство прототипа, который имеет производительность сопоставима с другими начал коммерческую продукцию.

Мощность стадии находится в классе D, в котором выход устройства работают как переключатели в соответствии с длительностью импульса модуляции (ШИМ) сигналов. Это осуществляется с использованием МОП-транзисторов власть в Н-моста конфигурации с моста связана нагрузки (BTL). Самое главное преимущество класса D является высокая степень эффективности, которая на практике превышают 85%. В результате общий размер конечного продукта являются небольшими в сравнении с другими традиционными реализациями.

Рассматриваются различные относительные тематике теория, как с презентацией архитектуры и аналитические разработки усилителей на сцене. Также обсуждаются, являются различными трудностями осуществления и других трудностях в процессе строительства. Наконец, прототип тестируется на конкретных методах и результатах работы представляются вместе с соответствующими графиками. Это по сравнению с теоретическими расчетами, насколько со ссылкой коммерческих усилителя.


Ключевые слова
Цифровой аудио усилитель класса D, PWM, H-моста, эффективность, коммутация, PCM, BTL, SPDIF, власть

СОДЕРЖАНИЕ

Резюме ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ......... 5

Аннотация ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ............ 6

Спасибо ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ......................... 7
ГЛАВА 1 Identity теория ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 12

1.1 Введение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..... 12

Сеть 1.2 звука ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... 13

1.3 усилитель мощности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... 14

1.4 Amp Высокопроизводительные ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 17

1.4.1 линейных усилителей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17

1.4.2 Переключение усилителя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... 17

1,5 Класс Функция D ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 18

1.5.1 модулятор импульсов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..... 20

1.5.2 Выходной каскад ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 21

1.5.3 Фильтр демодуляции ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 24

1.5.4 Уровень отладки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..... 27

1,6 цифрового представления звуковых сигналов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 27

1.6.1 Определение PCM ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....... 27

1.6.2 Конфигурация DSD ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28

1,7 Пульс Формирование ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28

1.7.1 Конфигурация В-D ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29.

1.7.2 Настройка PWM ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 30

1.8 Переход с PCM с ШИМ и TDAA ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 33

1.8.1 здании Блок-схема TDAA ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33

1.8.2 Источники искажений и ошибок в TDAA ... ... ... .. 35

1.9 Коммерческие реализации ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 37
ГЛАВА 2 дизайн ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 40

2.1 Введение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 40

2.2 Характеристики дизайна ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 40

2,3 здании Блок-схема ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 41

2.3.1 Аналоговые этапе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41.

2.3.2 Цифровой этап ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 43

2.3.3 Tier DSP ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 43

2.3.4 Фазы власти ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 44

2.3.5 Tier регулятор громкости и власть ... ... ... ... ... ... 44.

2.4 Резюме ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 45

2.4.1 аналоговый входной каскад ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 45

2.4.2 Цифровой входной каскад ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 46

2.4.3 Преобразователь с аналогового на цифровое (АЦП) ... ... ... ... ... ... 49

Маршрутизатор 2.4.4 данные ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 51.

2.4.5 Tier DSP и буферы PWM ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 52

2.4.6 кварцевого генератора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 54

Уровень 2.4.7 Выбор входа ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 54

2.4.8 Источники питания ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 56

2.4.9 мостов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 68

2.4.10 выходной фильтр ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 74

2.4.11 Power логических схемах ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 77


Глава 3 Строительство - измерение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 79

3.1 Введение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 79

3,2 Строительство ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 79

3.2.1 Печатная ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 79

3.2.2 Материнская плата ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 80

3.2.3 Выходной каскад ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 82

3.2.4 Питание ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 84

3.2.5 Ходовая часть ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 85

3.3 Измерение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 86

3.3.1 Оборудование и приборы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 86

3.3.2 Топология и измерения параметров ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 87

3.3.3 Результаты измерения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 88.

3.4 аудио впечатлений ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 98

3.5 Технические характеристики ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 99

3.6 Сравнение с другими TDAA .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 100

3.7 Выводы - Улучшения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 103


ПРИЛОЖЕНИЕ Схема ... ... ... ... ... ... ... ... ... 105
ПРИЛОЖЕНИЕ B Проект печатной ... ... ... ... ... ... 114
ПРИЛОЖЕНИЕ C Дополнительные фотографии ... ... ... ... ... ... ... ... ... 118


Библиография - Список ............................................... .......................... 121

Schima.1: основные аудио цепь ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13

Schima.2: Нефункциональный аудио цепь ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 14

Schima.3: эквивалентная схема schimatos.2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15

Schima.4a: линейный усилитель (например, класс AB) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 18

Schima.4v: Усилители (TaxiD) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 18

Schima.5: Особенности аналогового и цифрового интерфейса для звуковых цепях .. 20

Schima.6: Основной структурный класс усилителя диаграмме D ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20

Schima.7: Обобщенные частотный спектр на выходе модулятора импульс ... .. 21

Schima.8: обобщенная топология "Half-моста с секторами N.

Non-симметричный выход ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22

Schima.9: обобщенные топологии "Full-моста с секторами N.

Выходные сбалансированный ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22.

Schima.10: ток в половину моста топологии (Великобритания) ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23.

Schima.11: Power Поток топологию в полном моста (ФБ) в BTL ... ... ... ... ... 23

Schima.12: Предлагаемые процедуры осуществления выходной фильтр ... ... ... ... ... ... ... .. 26

Schima.13: Equiv. 2-го порядка ФНЧ схема ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 26

Schima.14: Структурная диаграмма модулятор PCM ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27.

Schima.15: S-D модулятор 1-й класс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29.

Schima.16: установка В-D ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29.

Schima.17: модулятор ШИМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 30

Schima.18: Reference марок и типов модуляции ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31

Schima.19: Восстановление аналогового звукового сигнала ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31

Schima.20: Структурная схема полностью цифрового усилителя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 33

Schima.21: Структурная схема цифрового усилителя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 42

Schima.22: Структурная схема CS8416, используемые в работе ... .. 47

Schima.23: Временная диаграмма протокола I2S ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 47

Schima.24: Неравные раза ТПР в I2S_OUT и джиттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 51.

Schima.25: одновременное включение чтобы избежать дрожания ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 52.

Schima.26: TAS5010PFB [93] ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 52

Schima.27: PWM формы сигнала на выходе TAS5010 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 53

Schima.28: эквивалентная схема омических потерь моста или один этап операции ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 57

Schima.29: Типичная кривая N = F (Р0) для переключения усилителя ... ... ... ... ... ... ... .. 60

Schima.30: Емкости сглаживания ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 62

Schima.31: Структурная диаграмма подачи PVDD ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 65

Schima.32: Текущий ИГ во время переключения MOSFET ... ... ... ... ... ... ... ... 72

Schima.33: Желаемые сроки диаграмме между руками моста-H ... .. 73

Schima.34: Дифференциальные фильтры 2-го порядка со ссылкой на земле ( 'земля ссылку') ... ... .. 75

Schima.35: Основные измерения топологии ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 87

Schima.36: THD против выхода на частоте 1 кГц @ 8W, BW = 28kHz ... ... ... ... ... ... ... .... 89

Schima.37: THD против выхода на частоте 1 кГц @ 4 Ом, BW = 28kHz ... ... ... ... ... ... ... .... 90

Schima.38: 8K FFT выход для 1W RMS @ 8 Вт. Войти синуса 1kHz ... ... ... .. 90

Schima.39: 8K FFT выходе 30 Вт RMS @ 8 Вт. Войти синуса 1kHz ... ... ... 90

Schima.40: IMD (SMPTE) 50 Гц 7 кГц (4:1) @ 8O/4O ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 92

Schima.41: 8K FFT для IMD (SMPTE) 50Hz 7 кГц (4:1) @ 8O/4O ... ... ... ... ... ... ... 92

Schima.42: Топология измерения эффективности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 95

Schima.43: эффективность по сравнению с выходной мощностью 8W @ ... ... ... ... ... ... .... 96

Schima.44: 16K БПФ выходе 100 Вт RMS @ 8W, [11] ... .... ... ... ... ... ... ... .... 102

Schima.45: Марк PWM 50% рабочим циклом моста с PVDD ? 45V, [11] ... ... ... ... 102
Таблицы
Pinakas.1: Сравнение HB и FB ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24

Pinakas.2: Варианты PWM ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 32.

Pinakas.3: Сравнение между NPWM и UPWM ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 32.

Pinakas.4: коммерчески доступных цифровых усилителей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 38

Pinakas.5: Разработка платы (EVB) г-жа полный круг. (IC) цифровой усилитель ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 39

Pinakas.6: таблица истинности ADG509A ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46

Pinakas.7: таблица истинности HIP4081A ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 73

Pinakas.8 сигналы управления мост-Н ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 74

Pinakas.9: результаты моделирования фильтров через PSPICE ... ... ... ... ... ... ... ... ... 75

Pinakas.10: характеристики готового катушек SMD компания EPCOS ... ... ... ... ... 76

Pinakas.11: PSPICE результатов моделирования 8W & нагрузке 4 Ом ... ... ... ... .. 76

Pinakas.12: Максимальное потребление за выход для питания / участник разумно тенденции ... ... 77

Pinakas.13: Основные параметры нормального N-канальных МОП ... ... ... ... ... ... 84.

Pinakas.14: THD / THD + N VS Выходная мощность на частоте 1 кГц @ 8W, BW = 28kHz ... ... ... ... .. 88

Pinakas.15: THD / THD + N VS Выходная мощность на частоте 1 кГц @ 4 Ом, BW = 28kHz ... ... ... ... .. 89

Pinakas.16: IMD (SMPTE) 50 Гц 7 кГц (4:1) @ 8O/4O ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 92

Pinakas.17: THD / THD + N VS частотой 8W RMS @ 1W & на 30 Вт RMS ... ... 93

Pinakas.18: пропускная способность силой в 8W & 4 Ом ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 94

Pinakas.19: Эффективность 8u ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 95

Pinakas.20: Общая техническая характеристика ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 99

Pinakas.21: Сравнение между тысячелетия MK3 & DA5002 (а) ... ... ... ... ... ... ... .... 101

Pinakas.22: Сравнение между тысячелетия MK3 & DA5002 (B) ... ... ... ... ... ... ... .... 101
ФОТО
Foto.1: Материнская плата ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 81

Foto.2: выходной доска этап (клавиша левый канал) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 82

Foto.3: блок питания усилителя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 84

Foto.4: фронт ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 85

Foto.5: Задняя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 85

Foto.6 фильтра измерения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 87

Foto.7: измерение Ватто нагрузкой ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 87

Foto.8: MCLK 12.288MHz сигнала до R8 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 96

Foto.9: Марк MCLK 12.288MHz после R8 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 96

Foto.10: Сигнал SCLK 3.072MHz после R10 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 96

Foto.11: Марк LRCLK 48 КГц после R9 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 96

Foto.12: дифференциального сигнала PWM 50% рабочим циклом выхода в

TAS5010 после R48, R49 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 97

Foto.13: дифференциального сигнала PWM 50% рабочим циклом моста с PVDD = 1,7 ... 97

Foto.14: дифференциального сигнала PWM 50% рабочим циклом моста с PVDD = 1,7 ... 97

Foto.15: трансфер между ветвями моста до PVDD = 1,7 ... ... ... .... 97

Foto.16: трансфер между ветвями моста до PVDD = 25V ... ... ... ... .. 97

ГЛАВА 1


Теория информации

1.1 Введение
Когда в 1958 году Джек Сент-Клер Kilmpi от Texas Instruments была идея построить первую интегральную схему в мире не мог себе представить что-либо в ситуации, которая сложилась в области электронного после 40 лет. Действительно, в этом году, с открытием транзисторов в 1948 году Дата станций на мировой электроники. С 1958 года, изменения в электронике, и в частности цифровых является астрономической. Изобретений, являются основой для создания малых и более надежные электронные устройства во всех областях применения, были отмечены бурным развитием цифровых систем.

Обработки, хранения и воспроизведения видео и аудио сигналов всегда были на переднем крае интерес, и было и остается важной областью исследований и развития электронной науки. Области звука и изображения могут, конечно, не остается свободного от основных событий, происходящих.

К концу 70-х годов с потребителями доминируют аналогового хранения и воспроизведения музыки. Vinyl LP (Long Play) с различными магнитными лентами были стандартом для хранения аудио-информации в аналоговой форме. Недостатки аналоговой записи и воспроизведения как ограниченная устойчивость к шуму и тяжелой зависимостью от различных механических систем необходимости периодической корректировки и техническое обслуживание, давно инженеров искать замену. Секрет альтернативный подход, однако, Мест Хронологически гораздо раньше.

В 1937 году А. Ривза появилась идея преобразовать голос в цифровой сигнал, который никто, кроме известных Palmokodiki формат (PCM). PCM был впервые использован в фиксированной телефонной сети и является основой, на которую мы опирались все современные цифровые аудио-технологий. Еще в 1967 году, когда аналогового аудио системами доминировал, первый аппарат для цифровой записи и воспроизведения были "молча" для разработки первоначального бизнес-приложений, и не появится на горизонте, которые могли бы сбросить с себя "престол" аналоговые системы. До прибытия в 1980 году, который останется в истории аудио-систем. Совместное предприятие с Sony Philips создает цифровой компакт диска (Compact Disc), которые будут продаваться через два года, в 1982 году. Компакт-диск, который будет отмечаться современной "цифровой", сильно и быстро приступить к аналоговыми системами списаны. Очевидное преимущество цифровых систем для записи и воспроизведения аналогового, в сочетании с постоянно растущим требованиям широкой общественности в отношении качества, промышленности обратились к цифровым технологиям. С тех пор является постоянное развитие нового цифрового стандарта быстро. DAT (Digital Audio Tape), ориентир для профессиональной записи. Наряду с их появления мини-дисков (МД) и DCC (Digital Compact Cassette), в Sony и Philips, соответственно, как альтернативные цифровые носители. В 1997 году начал Digital Multi-диск DVD (Digital Versatile Disc), который позволяет одновременное хранение цифровых видео-и многоканального звука в одном инструменте. Домашний кинотеатр становится реальностью. Параллельно развиваются и другие цифровые платформы развиваться. Цифровое радио DAB (Digital Audio Broadcasting), позволяет, в то время наземного цифрового ТВ верна с высокой четкости, телевидение (HDTV) изменения данных существуют в телевизионных сигналов.

Общая тенденция к оцифровке влияет на другие области, такие, как фотографии и ракурсы камеры, и позволяет объединение этих устройств в персональном компьютере. Возможность взаимосвязи genniontai бесконечны, и стандартная цифровая связь сменяется другой. В настоящее время среди последних цифровых аудио стандартов, включая DVD-Audio и SACD (Super Audio CD), в то время как сторона цифровой передачи изображения DVI (цифровой видеоинтерфейс) и последняя HDMI (High-Definition Multimedia Interface ). Но есть события в цифровом носителе In Blue - Ray Disc является кандидатом в последующие обычных »компакт-диск. Нельзя отрицать, что мы переживаем "цифровой век".

1.2 аудио Сеть
В schima.1 иллюстрирует структурную схему основной цепи звука.


Schima.1: основные аудио цепь
Наиболее важные особенности на аудио цепочка:
- Precision (запись или воспроизведение)

- Высокое отношение сигнал / шум (SNR)

- Надежное хранение информации
Цифровые технологии превосходящим к двум последним в связи с аналоговым и точность постоянно совершенствовать и применять новые методы и алгоритмы обработки сигнала. В дополнение к этим основным функциям, цифровые системы больше, чем в других областях, которые не котируются на эту книгу. Поэтому очевидно, что в целях удовлетворения этих характеристик, насколько это возможно, должны быть заменены на уровне цифровых аудио-цепи.
Наряду с микрофоном и громкоговорителем электромеханических преобразователей изначально аналоговых сигналов (звуковых волн в этом случае) представляется возможным, чтобы заменить всех других классах. Значительный прогресс был достигнут в последние годы в условиях Плееры и записывающие устройства, и постепенно начали замените единицы пропорционального смешивания и обработки цифрового звука. В качестве примеров воспроизводства и хранения данных мы можем упомянуть CD-плеер, DVD-плеером и последними устройствами, что использование жесткого диска и оперативной памяти устройства (MP3-плееры, I-Pod ™). Цифровая техника позволяет PSES применением цифровой обработки сигналов (DSP или) осуществлять цифровых фильтров и алгоритмов обработки, так представили свои соответствующие пункты перемешивания и обработки звука. В качестве примеров таких единицы не могут отметить профессиональный цифровой аудио микшеров, эквалайзеры и цифровые процессоры последних многоканального звука (Dolby Digital AC-3, DTS, THX) нашли наиболее популярных систем домашнего кинотеатра. Единственный шаг, который продолжает оставаться аналоговое и развитие по-прежнему почти стоячей до сих пор является усилителем мощности.
1.3 усилитель мощности
Роль аудио цепь усилителя мощности может быть просмотрено путем изучения порядка показано на Рисунке 2.
Schima.2: Нефункциональный аудио цепь

Рисунок 2 типичного динамического микрофона сопротивлением 600 Ом подключен непосредственно к спикеру 8W номинального электрического сопротивления и снижения энергопотребления на 10%. Мы хотим, чтобы для расчета звуковой мощности, оставив громкоговорителя. Электрическая эквивалентная схема выше проводки показана на рисунке 3.

Характерной сопротивления два компонента образуют делитель напряжения. В среднем потенциал возбуждения микрофона будет развиваться самодельных взрывных устройств в диапазоне примерно от 10mV [55]. Напряжение разработанных на краях спикера являются:


Schima.3
Доступна электроэнергия будет:
соответствующее акустическое силы P2 * N = P2 * 0,1 =, поскольку спикер выходом 10%. Даже если бы мы использовали трансформатора для адаптации композитные резисторы, улучшение будет практически ничтожна. P2 настолько мал, что конус спикер не будет двигаться.

Поэтому очевидно, что требуется устройство, которое будет вставлено между двумя подразделениями и предоставить необходимые полномочия для входного сигнала. Эта работа обязуется перевезти усилитель мощности, что повышает сигнал, давая власть от внешнего источника. Идеальный усилитель мощности является двухдверный вступления система, которая применяется с малой амплитудой сигнала напряжения, а выход взять копию этой формы питания к нагрузке. Мы можем классифицировать, что в качестве усилителя diagogimotitas. Кроме того, все силы получили от внешнего источника передается в нагрузку без самого усилителя с потреблением энергии. Иными словами, эффективность 100%.
Приводит к выводу, что три ключевых характеристик усилителей мощности являются:
- Выходная мощность

- Искажение (точность)

- Энергоэффективность
Результат зависит от применения и соответствует максимальной электрической мощности, которая способна управлять усилителем. Термин искажения в общем случае включает в себя все те иностранные марки добавили в исходный сигнал на этапе оказания помощи и отнесенных к категории спама. Деформация Поэтому критерий соответствия укрепление устройство. Наконец, энергетическая эффективность определяется как соотношение электрической мощности, усилитель прилагается к нагрузке. Если соотношение меньше единицы означает, что устройство потребляет энергию, которая выделяется в виде тепла в окружающую среду.

Усилитель может быть реализован по-разному. В зависимости от топологии используются и отношения между вышеупомянутыми основными функциями, усилители делятся на разные классы операции. Буква алфавита, используемых для описания конкретной операционной системы в соответствии с IEEE стандарт.

Что касается усилителей мощности для звуковых частот, стандартных классов A, B и AB является комбинацией двух предыдущих. Из этого класса, который находится в подавляющем большинстве на практике как профессиональная и бытовая техника AB [54]. Причина в том, что он сочетает в себе точность с хорошей работы B, которая может достигать максимального теоретического значения 78,5% [31] [50] [56]. Этот класс находится на переднем крае на протяжении многих десятилетий и его поведение было изучено и найдены, однако, 78% являются теоретическая и практическая ценность самого про уровни достигли гораздо более низкой урожайности. Музыкальными лейблами имеют большой динамический диапазон, и чем больше средний уровень низок. Как результат, средняя падение напряжения по транзисторным выходом является высоким, и доходность, как представляется, довольно мал [56].

Как уже упоминалось выше, власть не передается нагрузки высвобождается в виде тепла. Для нормального функционирования, количество тепла, будут устранены, и подходит для этого конкретного кулера использования. В странах с низким энергетическим применениям, потребность в охлаждении и малым КПД не может быть существенным. В странах с высоким приложения власти, однако (> 300W к примеру), холодильных системах с необходимыми адаптерами может занять важное место на корпусе устройства, так что продукт является громоздкой и энергопотребления. Кроме того, современные устройства становятся все меньше в размерах, в то время как число пользователей в качестве основного источника энергии аккумулятора, постоянно растет. Некоторые примеры наших возраст как ноутбуки, мобильные телефоны, PDA (персональных цифровых помощников) и плоским экраном, плазменных или ЖК-дисплея. В то же время, въезд многоканальное аудио с потребителями, переосмысление необходимого количества независимых каналов во внутреннем аудио систем. В прошлом было только два (стерео). Затем пришло 5,1 системах, используя шесть независимых каналов, а короткое время мы получили в системах 7.1 или даже 9.1. В последнем случае необходимо десять (!) Независимых усилителей для дисков равного числа ораторов, в месте, чтобы создать ощущение объемного звука. Очевидно, что сегодня типичной производительности является гораздо более важным, чем в прошлом, которое непосредственно связано с потреблением и размер готового продукта.
1,4 Высокопроизводительные усилители
Для повышения эффективности усилителей мощности звуковой частоты были предложены различные методы. В зависимости от принципа действия, отдельные усилители на две основные категории: линейные усилители (линейные усилители) и / или переключения усилителей (переключения усилителей).
1.4.1 линейных усилителей
Термин линейного усилителя является то, что выходной каскад работает в линейном региона, такие, как усилитель класса А или В. транзисторный выход линейного усилителя поляризован работать в линейном регионе. Это можно сравнить с переменным электрическим сопротивлением, которое создает падение напряжения пропорционально выходного сигнала. На рисунке 4A показан принцип работы линейного усилителя.

Решения, предлагаемые для строительства эффективной линейных усилителей аудио в основном два с каждой из них назначить новую операционную систему. Операционная система 'G' была представлена в 1976 году Hitachi [54], направленные на сокращение потребления и повышения эффективности. Дизайн основан на изменении напряжения питания, в зависимости от требований в силу [54] [56]. Максимальная урожайность этого сорта составляет от 84 до 87% [31]. Вторая эффективная операционная система 'H', в которых техника "Bootstraping" [54], [56]. Максимальный урожай порядка от 89 до 92% [31]. Были представлены несколько методов повышения эффективности, эксплуатация которых, однако, основаны на этих двух классов. Для получения дополнительной информации заинтересованному читателю найти в [56].


1.4.2 Переключение усилители
На другом полюсе линейных усилителей удовлетворения усилителей (или прерывания). Срок коммутации усилителя характеризуется как выходной каскад работает выключатели, между двумя разными ситуациями. Закон выходных транзисторов, переключателей и могут быть либо брутто (полностью открытый) или стандартный (полностью закрыта). Усилители указывает операционной системе D, которая является основной темой работы. Рисунок 4B показывает принцип действия класса D. Аудио-сигнала для повышения форме в соответствии с методикой, которая подробно рассмотреть ниже, серия импульсов с частотой намного выше, чем самый высокий в укреплении. Тогда, в поезде импульсов приводит формируются транзисторы либо в валовой продукции (да) или стандартный (OFF) и усиленный сигнал, отфильтрованный передается в соответствующий динамик.

Поскольку в идеальном случае падения напряжения на коммутаторе равна нулю, как открыто, максимальная эффективность теоретически может достигать 100% [9] [10] [50]. Последние действия исследования показали, что усилители могут быть области, имеющих значительный потенциал в ближайшем будущем, поскольку она сочетает в себе уникальный уровень высокую производительность, высокую надежность с низкой сложностью, и было доказано возможно, в последних публикациях [9], [ 10], [11] [15] [22] [24].

Есть еще несколько классов работает для усилителей, которые были представлены некоторые полупроводниковые компании, но принцип действия основан на класс D (Class-T's 'Tripath' [48], G-класс Zetex ''). Кроме того, появились и гибридные системы, такие как AB / D [56].

Schima.4a: линейный усилитель (например, класс AB) Schima.4v: Усилители (TaxiD)
1,5 Класс D операции
Хотя характеристик усилителей уделяется все больше внимания в последние годы, класс D, не последнее. Первое укрепление положения использовались вакуумные лампы и впервые представлена в начале 1950 г. [53]. Класс D исключением того, что он имеет самую высокую отдачу от всех операционных систем, позволяет нам также воспользоваться еще одну важную функцию. Способность силы действуют лишь с двумя знаками заявления приводит нас к рассмотрению дела о прямых цифровых сигналов управления появляться на въезд. В этом случае мы можем говорить о "настоящей цифровой аудио усилитель, или кратко TDAA (True Digital Audio Amplifier). Полностью цифровой усилитель принимает цифровой аудио-данные непосредственно из источника, без предварительного преобразования из цифрового в аналоговый (DAC). Расширение цифрового сигнала и цифровых еще до прибытия перед оратором. Этот метод имеет три преимущества по сравнению с еще большей эффективностью:
- Избегайте использования цифровых преобразователей-аналоговый (ЦАП), и они вносят искажений

- Повышенная устойчивость к шуму помех от внешних и внутренних воздействий (шум, схемы), так как аудио-сигнала ведется в цифровом уровне.

- Прямая совместимость с цифровыми аудио источников

Рисунок 5 показывает все возможные случаи использования аналоговых и цифровых сигналов от источника, с использованием линейного усилителя или закрыть. 1 случай, вероятно, наиболее распространенной и полностью пропорциональной. В случае 2, цифровой сигнал от источника (например, CD-проигрыватель или MP3-плейеры) преобразуется в аналоговый и подает аналоговых линейных усилителей. В cca.3 цифрового источника поставки класс D аналоговых входов усилителя. Класс D усилителей общем случае аналоговых входов, несмотря на выходной каскад работает в двух ситуациях. Этот усилитель может считаться полностью цифровой. Cca.4 однако, цифровой источник для прямых поставок полностью цифровой усилитель. Усовершенствованный цифровой сигнал, а только до достижения спикера преобразуется в аналоговый. Из-за этой операции, усилителей этого типа характеризуются как власть преобразователи цифрового сигнала в аналоговый (Power ЦАП). Наконец, в per.5 TDAA встроен в динамик. Такие Спикер определил как само-помощь "Спикер Digital". Такие ораторы появились на рынке с такими компаниями, как Bang & Olufsen (например BeoLab 5 ™).

1.

2.

3.

4.

5.

Schima.5: Особенности аналоговых и цифровых аудио интерфейса в цепочке


Основной структурной схемы усилителей класса D. независимо от типа входного (аналоговый или цифровой) показано на Рисунке 6. Вот объяснение роли каждого шага.


Schima.6: Основная структурная схема усилитель класса D


1.5.1 импульсного модулятора
Мы уже упоминали о том, что этап выхода класс D коммутации усилитель работает с импульсами на ее входе. Поэтому она должна предшествовать шаг, который преобразует аналоговый или цифровой сигнал на повышение сигнала в двух случаях, подходящие для управления выключателями. Вход импульсов модулятора могут быть аналоговыми аудио сигнала или цифровой последовательной передачи. В настоящее время существует два широко используемых стандартов для цифрового кодирования звука: Самая стандартная конфигурация palmokodiki PCM (Pulse Coded Modulation) и новейшего стандарта DSD (Direct Digital Streaming). Я хотел бы кратко остановиться на эти стандарты в следующем разделе. Функционирование модулятором импульс может быть основано либо на формирование S-D (Sigma - Delta), также известный как PDM (Pulse модуляции плотности - Пульс плотности формата), или ШИМ (широтно-импульсной модуляции - Pulse Amplitude Modulation). Это используется в основном по причинам, изложенным ниже, ШИМ. Выход модулятора серии импульсов (PDM или PWM), который несет информацию от входного сигнала. Частота этого сигнала нескольких помощи высокой частоты и обычно колеблется вокруг 200kHz - 500kHz [56]. Призвали частоты переключений и ПС (переключение частоты). Наконец, чтобы сказать, что в силу действия импульса формированию усилителей, которые встречаются в литературе, утвердить в качестве "Пульс формировании усилителей» (КБП - импульсная модуляция усилители).
Обобщенный спектр модулятор результат, показанный на рисунке 7 и включает в себя три основных компонента [15]:
- Аудио частоты для поддержки (если сигнал полутонов) (1)

- Дополнительные частоты в гармонических искажений времени (2)

- Высокая частота (3), содержащих или частота переключения FS с гармониками, образованный (1) (Интермодуляционные - интермодуляционные), шум или квантования (шум квантования), или комбинация обоих.
Schima.7: Обобщенные частотный спектр на выходе импульсов модулятора [15]


1.5.2 Выходной каскад
Выходной каскад занимает превратить последовательности импульсов форме узкой при уровнях мощности подходящие для вождения оратором. Как уже упоминалось в разделе 1.4, это достигается при эксплуатации электростанций, как коммутаторы, которые работают либо в грубых или в стандарте, не входя линейного регионе (см. Sch.4v). Теоретически, при закрытых переключатель, сопротивление равно нулю. Токовая нагрузка, что утечка не вызовет падение напряжения на границах, тем самым потребление энергии до его к нулю. Когда вместо переключателя открыты через свои текущие равна нулю это вновь никакая сила не потребляется. Таким образом, вся власть от источника питания могут быть переданы нагрузки без потерь и КПД, равным 100%.

Переключатели могут быть реализованы с биполярными транзисторами (BJT), с IGBT или МОП. Из них, MOSFET используются главным образом по трем причинам [26]:
- Имеют меньшее время срабатывания (время подъема и спуска), важную функцию по мере необходимости для повышения высоких импульсов частоты

- Когда открыта выставка нижнего последовательного сопротивления (RDS Сопротивление канала (от)) и хорошей линейностью с тем чтобы добиться повышения эффективности и низким выходным сопротивлением.

- Их вождения легче, потому что данные управляются напряжением, а не текущие, такие, как BJT, но указал на некоторые ограничения в этой области [21], где частота переключения очень высока.
Обычно используется N-канальный МОП причиной быстрого реагирования за счет повышения мобильности полупроводниковый тип-N.
Переключение власти этап может быть реализован двумя способами. Первый опыт применения двух элементов, называемых "Half-Мост» (Half-Bridge, HB), в то время как вторая использует четыре элемента называется "Full-Мост» (Full-Bridge, FB). Поскольку элементы расположены так, что схема создана для форме буквы "Н", иначе известной как ЦП и "Мост-Н» (H-мост). Каждый вертикальный пар выключатели называемых "Индустрия» (филиал) моста и любой топологии могут быть реализованы с несколькими (N) сектора [26], параллельно с полупроводником. Рисунок 8 иллюстрирует общее топологии половину моста, состоящий из секторов N, а на рисунке 9 показана топология полного моста. Данные показали, осуществляют LC фильтр демодуляции рассмотрен сразу же после, а ZL импеданса нагрузки.


Schima.8: обобщенная топология "Half-моста с секторами N. Non-симметричный выход


Schima.9: обобщенные топологии "Full-моста с секторами N. Симметричный выход.
Топология используется симметричный HB Vs напряжение питания + VS-, а FB требуется простое питания. В дополнение к нагрузке НВ связана с середины моста и земля, на ФБ и нагрузка подключается между дисциплинами. В последнем случае, бремя кажется, "плывет", а ситуация известна как "груз сетка придает мосту" или кратко BTL (Bridge-Tied-Load). H выходной усилитель, который используется топология-то моста сбалансированным.

Мост переключатели как никогда открыты или закрыты, но открывается и закрывается поочередно по данным экзит-модулятором импульса. В первом случае будет соответствовать короткого замыкания власти, в то время как вторая схема не будет существовать для тока. Переключателя "срабатывает" схеме поочередно соответствующий диск и формируется в соответствии с поездом импульсов. На рисунке 10 показано положение переключателей и потоком тока в случае HB, где вход, чтобы принять положительное или отрицательное импульса. Рисунок 11 выглядит так же для FB (N = 2). В серое окно с транзистора на момент agoun.


Schima.10: ток в половину моста топологии (Великобритания)
Рис .11: поток текущего полного моста топологии (ФБ) с BTL


Как показано в Таблице 1 приведены основные характеристики каждой топологии.
Типичная Half-Мост (HB) Полный мост (ФБ), (H-Bridge)

Поставка требуемого стандарта Симметричный

Спецификации для усилителя 1 2

Номер 2 транзистора на канал Channel 4

Линейность - отлично (не имеет звук гармоники) [44]

Выходное напряжение постоянного тока требуется для регулирования может быть легко удалена [44]

Используйте с ШИМ-2-го уровня 2 K 3-го уровня. Все способы модуляции в ШИМ может быть реализован [15]

Для достижения оптимальных результатов требуется использование обратной связи [44] пригодны для открытой усилителей петли [44]
Pinakas.1: Сравнение HB и FB


На первый взгляд кажется, FB перевешивает HB и поэтому широко используется дизайнерами. Однако они представили реализации усилителей на основе ПП топологии с хорошими показателями [44], делая выбор от требований каждой конструкции.


1.5.3 Фильтр демодуляция
Демодуляции фильтр (или выходной) представляет собой пассивный LC низкочастотного фильтра частот (ФНЧ) и используется по следующим причинам:
 нарушенной частота переключения ПС и их гармоник (см. область (3) Рисунок 7). Мы видели в разделе 1.5.1, что диапазон выходных импульсов модулятора включает высокочастотные вокруг FS. Эта высокая частота возрастает в связи с выходом этапе с результатом, который появляется на выходе как высокой энергии ультразвуковых сигналов. Если бы вы были непосредственно привели к спикеру скором времени приведет к перегреву и возможного уничтожения. Фильтр может быть опущено, если спикер очень высокой реактивностью на частоту переключения [2].

 Как избежать электромагнитных помех (EMI - электромагнитные помехи, RFI - радиопомехи). Длина кабеля подключения усилителя к динамикам остается неизвестной в дизайне. Кроме того, наклон DV / DT больше из-за существования прямоугольного импульса в связи с высокой частотой переключения трубы могут быть легко преобразованы в антенне генерации нежелательного вмешательства в прилегающих устройства .. Европейский союз объявил о руководящих принципов по вопросам, связанным EMC (EMC - Электромагнитное излучение), которые производители электроники должны соответствовать [71].

Конструкция фильтра, как правило, подход, основанный на Баттерворта которого является:
- Квартира транзитной зоне

- Низкий фазовое искажение

- Довольно хорошими темпами Off (частот -20dB/dekada для N = 1, где N это порядок фильтра).
Возможных путей реализации фильтра зависит от следующих факторов:
- Тип выхода усилителя: одним выходом (Single-Ended) или сбалансированную (сбалансированный)

- Искомые сокращения ставки

- Тип модуляции
На рисунке 12 показано шесть различных способов осуществления встречается в литературе, наиболее распространенным является 3, 4 и 5.
Рис .12: Предлагаемые процедуры осуществления выходной фильтр
Основные:
1. Очистить фильтр. Используется акустическая система с высокой реактивностью на частоту переключения. [2].

2. Использование внешних индуктивность L в сочетании с работой громкоговорителя. Увеличение индукции оратора, где она не достаточно.

3. 2-го порядка LC несимметричный выход (несимметричный). Он использует меньше деталей, чем 4, 5, 6, но имеет низкий общий отказ от сигнала EMI [4].

4. 2-го порядка LC сбалансированный выход (симметричный). В нем содержится самая распространенная причина отказа EMI сигнала. [4], [11].

5. 4 к осуществлению альтернативного (Альтернативный сбалансированный)

6. Симметричный выход 4-го класса. (Сбалансированный). Она сочетает в себе преимущества различных видов 4, 5 с самой высокой ставкой Вырезать.
Эти топологии могут быть использованы в сбалансированном усилители (BTL) и не-сбалансированный выход (Single-Ended). В этом случае терминал OUT-земля прилагается к мосту.

Пассивные компоненты, составляющие фильтр паразитические элементы, таким образом, что сказывается как на эффективности и точности усилителя [1]. Рисунок 13 показывает пассивный фильтр LC 2-го порядка с использованием эквивалента модели L и С [1]. Конечное омическое сопротивление катушки, к примеру, может иметь прямое влияние на производительность, поскольку какая-то сила будет потеряна на падение напряжения землю. Тем не менее, паразитические элементы взаимодействуют с определенными значениями компонентов, с тем, что передача функции фильтра не поддерживается.

Наконец, необходимость в выходе фильтра необходимо использовать пассивные компоненты хорошего качества и повышению расходов и размер готового продукта.


1.5.4 Уровень отладки
Каждый из этапов, упомянутых вносит ошибки, которые влияют на качество звукового сигнала. Источники неизбежны ошибки нелинейности, который будет подробно представлена для входного ШИМ цифровой усилитель в следующем разделе. Для устранения этих ошибок были предложены различные методы, основанные на использовании обратной связи [9] [15] [17] [24] [25], [26] [36], особенно для применения в усилителях с цифровым вход. Уровень коррекции ошибок включает в себя эти усилители использование некоторых из этих методов, чтобы компенсировать ошибки.
1,6 цифрового представления звуковых сигналов
Цифровое представление электрических сигналов, необходимых для их обработки в цифровом виде. Analog электрический звуковой сигнал могут быть представлены в цифровом виде в двух способов:
модулированный PCM (Pulse Coded Modulation)

модулированный DSD (Direct Stream цифровые)
1.6.1 PCM Конфигурация
"Конфигурация Palmokodiki» PCM была обнаружена в 1936 году А. Ривз и тогда самый популярный способ создания цифрового аудиосигнала. Рисунок 14 показана принципиальная схема строительного блока модулятора PCM.
Schima.14: Структурная схема PCM модулятор


Аналогового входного сигнала для отбора проб и проведения схемы (выборки и проведения), где в выборку. Согласно теоремы отсчетов, значение частоты дискретизации FS должна быть как минимум в два раза высоким (пропорциональная) частота поддельные FA (Max) [70]. , Которые должны применяться: FS ? FA (максимум). Это неравенство называют критерием Niquist [70]. Цены стандартные частоты дискретизации как цифровой аудио-система, включающая:
 32 кГц (DAB - Digital Audio Broadcasting)

 44,1 кГц (CD - компакт-диск)

 48 кГц (DAT - Digital Audio Tape)

 96 кГц (DVD - Digital Versatile Disc)

 192 кГц (DVD-Audio)
После отбора проб после квантования дискретного числа уровня сигнала. Число различных уровней "А" определяет окончательный длина n'pou цифровой слово "передаются Серийно: 2n = A. В работе [32] представили подробное математическое выражение в поезде PCM. Номер п Bit '' (резолюция - резолюция) также и включает в себя стандартные значения 12,16, 20 & 24-Bit.

PCM информацией с другими разрядных программ цифрового сигнала формы протоколов для связи между цифровыми аудио-устройств. Протокол S / PDIF (Sony / Philips Digital Interconnect Format) является более широким и может нести PCM информации по двум каналам с максимальной частотой дискретизации 96 KSPS (кило-отсчетов в секунду) и точность до 24-битной [66], [68]. Другие протокол, используемый в основном в профессиональных приложениях AES / EBU или AES3 установленные Audio Engineering Society [55].
1.6.2 Конфигурация DSD
Стремление к более высокой точностью и более Audio звуковых каналов привело к созданию SACD, которая использует конфигурацию DSD вместо PCM. В DSD (Direct Stream Digital), используемого формировании 'S-D (Delta Sigma) для кодирования аудио-сигнала и частота дискретизации 2,8224 МГц и каждый образец kvantizetai слов длины 2-битный [55]. Цифровой сигнал передается также последовательно, но скорость в четыре раза выше, чем у CD [55].


1,7 Пульс Формирование
Как уже упоминалось в 1.5.1 формирование импульсов в усилителе класса D может быть сделано двумя способами:
- Способствовать 'Сигма-Дельта "(Т-Д), также известный как PDM (Pulse Плотность Format)

- Для формирования импульсов шириной PWM.
Оба S-D и типы ШИМ-модуляцией, классифицируется как одна-разрядный (1-битный модуляций). Это означает, что каждый раз, когда ширина модулированного несущего сигнала представлены только две ситуации. Эти ситуации могут быть либо высокого (логическая 1) или низкий (логический 0), в отличие, например, PCM, где каждый образец представлен одним словом более чем 2-разрядный (Multi-битной модуляция). Использование конфигурации 1-бит можно легко реализовать силовой каскад, состоящий из двух листов данных (коммутаторы), которые будут укреплять знака (Half-Мост "или" Полный мост), в то время демодуляции делается на простые низкой (ФНЧ) Фильтр .. Как мы видели, также находится в центре операционных усилителей класса D.


1.7.1 Configure S-D
Создание S-D (или PDM) широко используется для реализации нашей эры и ЦАП с большим успехом. Структурная схема модулятора S-D первый класс показано на Рисунке 15.


Schima.15: S-D модулятор 1-го класса
Аналогового сигнала X (T), первоначально привели к интегратору вход, который по существу выступает в качестве фильтра низких частот. Затем следуют только двух уровней квантования (kvantistis 1-бит) и отбора проб для получения цифрового сигнала м (T). Доля M (T) на входе модулятора как негативный сигнал обратной связи, которая добавляется к оригиналу X (T). Результат процесса M (T) имеют вид, показанный на рисунке 16 для X (T) = Sin (wt).

Высшей целью модуляторов (2, 3 и т.д.) могут быть получены путем добавления равным числом интеграторов и обратной связи со вступлением, но менее шумов квантования, чем другие. М (T) является цифровой 1-битовый сигнал может быть повышена за счет импульсных источников этапе. Значении ФУ для S-D модулятор частоты кратны Найквиста [55]. Наконец, X (T) может быть восстановлено путем фильтрации легко М (Т) через низко-пассивный фильтр.

Производитель sch.15 подходящие для реализации входных аналоговых усилителей. В случае прямого контроля сигнала PCM сделал ряд корректировок на модулятор топологии основной включать замену 1-битный kvantisti выключатель питания состоят из транзисторов. Однако, самая большая проблема, которая возникает в случае преобразования PCM - (S-D) является требование к очень высокой частотой переключения. Достаточно сказать, что необходимо более удовлетворительной формулировки сигнала PCM 44,1 кГц Частота коммутации 2,8224 МГц, что значительно выше, чем требуется для формирования PWM [45]. Потери происходят, когда власть этапе работает на этой частоте огромен, так что S-D форме, чтобы сделать ее неэффективной для осуществления цифровой усилитель (о том, что эффективность выше 90% можно [10]). Другим недостатком метода является увеличение шумов квантования, происходящих в акустических частот, снижение которых требует использования высоких модулятор порядка (например, восьмой [23]). Такие модемы реализуются с трудом, при одновременном снижении степени и конфигурации [15]. Хотя методы были представлены которые пытаются оптимизировать эти два недостатка [23] [39], достаточно, чтобы описывать S-D конфигурацию правил для реализации цифровых усилителей [10] [15] [45] .

1.7.2 Настройка PWM
Импульсной модуляцией амплитуды ШИМ (широтно-импульсной модуляции) является установленной техники в области силовой электроники. Первоначально использовались в телекоммуникационном секторе как метод формирования цифровых сигналов с аналоговых. Затем используется в импульсных источников питания, для управления двигателями и погрузочно-разгрузочных освещения (диммер), а в последние годы использовались для построения цифровых усилителей.

PWM, как С-З 1-битный конфигурации, в которой диапазоне импульсов (Канатный) фиксированная частота сигнала квадратной формы по средней цене аналогового сигнала. Простейший способ добиться этого путем сравнения аналогового сигнала с опорным сигналом, как правило, треугольной, более высокая частота. Как показано на Рисунке 17, выход компаратора высокой до тех пор, как ширина синус сигнала больше, чем треугольный, но в остальном он является низким. В результате ШИМ сигнала, что может привести порядка половины или полного моста.
Рис .17: ШИМ-модулятор
В зависимости от того, что перед форма импульса может привести в трех различных способов модуляции в литературе называются следующие:
1. Односторонний Leading Edge (Single поверхностью, передняя спереди)

2. Односторонний задней кромке (одна поверхность, хвост спереди)

3. Двусторонний (Diplefriki)
Для производства, которые используются три различные сигналы ссылка [10] (рис. 18)

Рис .18: контрольные метки и ШИМ типы модуляции
Jagged импульс создает только одну сторону импульса (переднюю или заднюю), в то время треугольной формы в то же время и с обеих сторон.

Восстановления аналогового сигнала может быть достигнуто путем простой интеграции ШИМ сигнала во времени, потому что она содержит информацию о среднем значении времена аналогового сигнала. Как интегратор может использовать простой пассивный низкочастотный фильтр, который будет смягчить высокой частотой переключения, и будет выделить низкий шум. RC ФНЧ элементами первого класса будет достаточно, но на практике предпочитают второго порядка LC из-за быстрого снижения ставки (40 дБ / дек), показывающие (Schima.19).
Schima.19: Восстановление аналогового аудиосигнала
Если Ви это сигнал, ШИМ и аналоговые Vo, то процесс фильтрации может быть описан по следующей формуле:
(1)
Где Т продолжительность периода ШИМ сигнала равна 1/Fs FS и частоты ШИМ (частота переключения).
Существуют два основных метода выходной сигнал ШИМ называются следующие:
 PWM природного отбора проб (NPWM - Природный отбор проб ШИМ)

 PWM равномерной дискретизации (UPWM - равномерной дискретизации ШИМ)
В NPWM аналогового сигнала напрямую сравнивать с эталонным, как уже говорилось, и, как показано на Рисунке 17. В UPWM аналогового сигнала выборку, а затем образцы по сравнению с теми, кто в опознавательный знак. Кроме того, мы находим много вариаций этих двух методов, как показано в Таблице 2 агрегатов. Условия нашей эры и относятся к БД системы, работающие н.э. и Б.Д., соответственно, которые являются двумя югу возможно "-классов Д. Сигнал ШИМ сгенерирована за объявление может принимать два разных значения 1 или -1 (высокая или низкая), а Б. Generated ШИМ сигнала может принимать три различных значения 1, 0, -1. Система Д. называемого "уровня ШИМ-2 '(Level 2 PWM), а PWM BD' Level-3 (Level 3 ШИМ). Мост топологии, что позволяет обрабатывать все возможные формы ШИМ в таблице 2, является "Мост-Н '[15] (см. sch.9, 11). В работе [15] подробно рассмотрели все типы ШИМ.

PWM

NPWM UPWM

Одной поверхности (SNPWM) Diplefriki (DNPWM) Одноместный поверхности (SUPWM) Diplefriki (DUPWM)

Передний передний фронт хвостом Д. Б. передний фронт передней хвостом Симметричный Асимметричный

Д. Б. Д. Б. Д. Б. Д. Б. Д. Б. Д. Б.

PWM

NPWM

UPWM

???????????ή (SNPWM)

?????????ή (DNPWM)

???????????ή (SUPWM)

?????????ή (DUPWM)

????ό????? ???ώ???

????ί?? ???ώ???

AD

BD

????ό????? ???ώ???

????ί?? ???ώ???

?????????ή

??ύ??????

AD

BD

AD

BD

AD

BD

AD

BD

AD

BD

AD

BD
  1   2   3


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации