Цифровые усилители мощности

Если триодные однотактные усилители с несимметричным выходом можно считать возвратом к старой технике, то цифровые усилители мощности представляют собой будущее усилительной звукотехники. Поскольку в аудиосистемах все шире используется цифровая техника, имеет смысл использовать и усилитель мощности, работающий в цифровом режиме.

Слово "цифровой" стало модным словечком, применяемым в торговле ко всему — от наушников до кассет с магнитной лентой. Это справедливо и для таких изделий, как громкоговорители и усилители мощности, которые не всегда являются чисто цифровыми, но включают в себя некоторые элементы цифровой техники. Вот почему вы должны внимательно изучать паспорта "цифровых" усилителей: далеко не все они одинаковы.

Есть два метода разработки "цифровых" усилителей. Первый заключается в объединении в одном корпусе преобразователя цифрового сигнала в аналоговый, регулятора уровня и обычного усилителя мощности. Аппарат получает цифровой сигнал от CD-транспорта, преобразует его в аналоговый, затем усиливает его подобно обычному усилителю мощности. Такой цифровой усилитель может иметь дополнительные входы для источников аналогового сигнала: тюнеров и кассетных магнитофонов, а также дистанционный регулятор громкости. Это изделие просто объединяет несколько обычных функций.

По второму методу создаются усилители мощности, которые действительно являются цифровыми. Устройство, показанное на рис. 6-6, получает от CD-транспорта звуковую информацию в цифровой форме (импульсно-кодовая модуляция) и преобразует ее в импульсы, модулированные по ширине (ШИМ — широтно-импульсная модуляция). При этом звуковой сигнал представляется в виде последовательности единиц и нулей, которые формируют импульсы различной длины. Чем длиннее импульсы, тем больше амплитуда сигнала. Широтно-импульсная модуляция более детально представлена в главе 8, при описании прямопоточного цифрового кодирования (DSD — Direct Stream Digital), предложенного фирмой "Sony". Очень нагляден помещенный там график, показывающий, как импульсы прямопоточного цифрового кодирования представляют синусоидальный сигнал.

Что такое High-end и Hi-fi?

Данные в виде ШИМ-сигнала подаются на обычные выходные транзисторы цифрового усилителя мощности. Под воздействием ШИМ-сигнала транзисторы практически мгновенно включаются (открываются) и выключаются (закрываются); чем дольше транзисторы находятся во включенном состоянии, тем больше амплитуда сигнала. Эти выходные транзисторы, подающие ток на громкоговорители, либо полностью включены и проводят ток, либо полностью выключены, -при этом ток через них не проходит. Состояния включено/выключено соответствуют последовательности единиц и нулей, представляющей звуковой сигнал. Звуковая информация содержится в длительности этих циклов включено/выключено. Последовательность импульсов, усиленная транзисторами, сглаживается конденсаторами и катушками индуктивности для воссоздания формы аналогового звукового сигнала. По существу, каскад усиления мощности одновременно выполняет функцию преобразования цифрового сигнала в аналоговый.

В отличие от обычного усилителя мощности, работающего с постоянно изменяющимся аналоговым сигналом, цифровой усилитель работает только в двух состояниях: полностью включен или полностью выключен. Следовательно, в цифровом усилителе теоретически меньше вероятность искажения формы сигнала (если он поступает от источника также в цифровом виде).

Эта техника является революционным отходом от обычного цифрового тракта звуковоспроизведения, состоящего из преобразователя цифрового сигнала в аналоговый, предварительного усилителя и усилителя мощности, связанных соединительными кабелями. Помимо объединения всех этих функций, цифровой усилитель мощности позволяет исключить из тракта, по которому проходит сигнал, большое количество электронных элементов, включая микросхемы цифро-аналогового преобразователя, выходной каскад цифрового процессора, схемы предварительного усилителя и почти всю электронику, присутствующую в обычном усилителе мощности. Кроме того, цифровой усилитель мощности не нуждается в обратной связи или других "помощниках", необходимых аналоговым усилителям.

Ко всему прочему цифровой усилитель мощности выполняет функции управляющего центра системы, который обеспечивает регулировку громкости и выбор источника сигнала. Громкость регулируется при помощи пульта дистанционного управления или кнопок на передней панели. Аналоговый вход предназначен для подачи сигнала от тюнера, магнитофона и проигрывателя. Преобразование аналогового входного сигнала в цифровую форму происходит в цифровом усилителе мощности. Обеспечивается также возможность использования дополнительных устройств цифровой обработки сигнала, например, системы коррекции акустики помещения, описанной в главе 4. Установить ее в цифровой усилитель мощности так же просто, как дополнительную печатную плату.

Еще слишком рано утверждать, что цифровые усилители мощности являются прорывом в технологии воспроизведения звука. Показанное на рис. 6-6 изделие — первый экземпляр из этой новой категории аппаратуры, предназначенный для продажи.