科技发展真是迅猛,如今可以轻松组装一台顶级D类功放了
在我的《轻松秒杀,甲类功放,纯甲类功放,乙类功放的秘密》一文中,由于对D类数字功放的介绍比较极端,引起了众多D类功放爱好者的争议。于是,小编今天就说说几块很有名的D类功放板,使我们能够轻松组装一台顶级的D类功放。
一、D类放大器原理
其实说D类功放就是数字功放,有点牵强!不过都这么叫,就姑且这么叫吧!不过由于现代科技的发展,很多D类放大模块具备计算机接口,支持从计算机直接调整硬件参数,叫数字功放也没错!
D类功放的原理
D类功放的原理很简单,就是将模拟音频信号变换成PWM脉冲信号,然后再用PWM脉冲信号去控制大功率开关器件通断,最终、放大后的PWM信号再通过低通滤波器去掉载频,恢复出原始基带音频信号,滤波出来放大的模拟信号去驱动扬声器的一种音频功率放大器。
D类功放的取样对比
是不是很像大家常见的DC-AC开关型逆变器?其实,D类功放就是个开关功率放大器。早在1958年D类功放就被发明出来了,但是由于当时元器件的限制,尤其是高频大功率管技术不过关,价格相当昂贵。所以,直到70年代后期,D类功放才被Bose公司用到汽车中去。
D类放大芯片
而随着21世纪芯片技术的迅猛发展,大电流MOSFET功率管的成熟,D类放大器各种集成方案应运而生,由于效率高、体积小、价格低、适合芯片化大批量生产,所以深受各界人士欢迎。
二、D类放大器发展
最初的D类放大器不但失真大,而且动态范围窄。所以,当前D类放大器通过通过高性能的采样率转换器(SRC)和Δ-Σ处理等到技术,使总谐波失真和噪声(THD+N)得到了更大的改善,而且动态范围也超过了100dB。
于是,这些新型的技术现在都被运用在了D类放大器之中。
1、免滤波器输出
PWM调制
最初的前几代D类放大器,由于驱动传输管的PWM信号是差分信号,所以在输出端需要接一个LC两阶滤波电路实现滤波,一般只能实现0.03%的THD + N-70dB,而稍微好点的A+B类功放就能实现0.005%(-86dB)。并且随着D类功放输出功率的上升,总谐波失真和噪声会越来愈大。
这种外部LC滤波器不仅增加了总成本和电路板空间,还可能因滤波元件的非线性而引入额外失真,加上PWM信号自身的开关特性,会产生固定比率的高频(10~100MHz)辐射EMI,这些都是传统D类功放的主要缺点,甚至最初的D类放大器都无法通过FCC和CISPR认证。
提高开关频率是减小D类放大器失真的有效办法,但随着开关频率的提高,开关损耗又大大增加,效率严重下降,在很大程度上又限制了工作频率的进一步提高,这是个死结。
于是,在新一代的D类放大器中,PWM调制方式发生了改变,人们将输入信号转换成相位相反的差分信号,再分别通过调制器对其进行调制,最后经过半桥或者桥式输出驱动扬声器。
由于PWM调制的输出波形相比较以前的波形,差分输出信号翻转落差只有一个VDD,脉宽比较小。这样的信号在载波及其谐波频率处携带的能量较少,利用扬声器自身的低通特性,便能够达到比较理想的滤波效果,从而实现了免滤波器输出的可能。
2、SRC技术
早期的D类放大器,由于存在音频采样时钟的抖动,所以改进型的D类放大器使用了SRC(本地时钟源)同步数字音频的时钟,这样,无论输入音频的采样率如何波动,其输出开关比率都是固定的,有效减少了音频的失真。
当然,这里说这么多其实没有意义,因为顶级的D类放大技术都掌握在少数几家公司手里,大家没有能力、也没必要去DIY这些功放板!因为这可不是简单的模拟电路的堆叠,还有数字电路、芯片技术,以及计算机技术的介入。
大家只需参考下面的这些公司,然后直接购买电路板,然后自己组装就行了。
三、顶级的D类功放板
1、丹麦PASCAL AUDIO公 司: 这是世界上唯一没有 HF 阻尼D 级放大技术的拥有者,它的全功率带宽可以一直连续到20 khz,其采用了自己专利技术,UMAC,及基于SMPS 类型 UEC 电源PFC技术,它的 UEC专利电源技术,不仅适合全世界所有电压,而且全功率带宽一直低于1 Hz。
S-PRO2D
THD=N测试表
PASCAL生产了著名的 S-PRO2D类放大器模块、更强大的 M-PRO2 和新的 L-PRO2S模块。许多高端音响制造商都使用Pascal模块为放大器供电,如杰夫罗兰,加藤音频等。
例如2x490W (4欧) S-PRO2D类放大器模块,BTL 功率输出可达到 1050W (4欧),且THD=N(总谐波失真加噪声)低于 0.003%。
2、丹麦Purifi(普里菲) Audio公司: Purifi对非线性控制理论的持续研究,最终产生了第一个数学上精确的大信号模型,即自振荡放大器控制器。这一突破使D类放大器的反馈电路完全优化,而全新的"Eigentakt"自时钟放大技术的采用,对比现有技术水平至少提高一个数量级。
NCX2 +1ET400A
总谐波失真加噪声测试表
其顶级的400W单声道功放板1ET400A,可以做到THD+N:<0.00017%(+116dB)100W,4Ω,20-20kHz的指标,这几乎是一个梦幻的D类功放板,它被NAD 的大师系列 M33功放所采用。大家去看看NAD M33的价格就知道这块1ET400A有多好了!
不过它的价格不便宜,一块1ET400A功放板价格在2,500美元左右;而完整一套EVAL1 电路板需要5,968美元,它有两个 1ET400A 放大器模块和一个前端缓冲板组成。
3、丹麦ice power公司 :它的D类功放模块指标非常高,被使用在例如Bowers & Wilkins(鲍尔斯 - 威尔金斯), Pioneer, Sony, Alpine(阿尔卑斯), Jeff Rowland(杰夫罗兰) Rotel(罗特尔), RCF 等等HiFi设备中,以及在奥迪,梅赛德斯奔驰,阿斯顿马丁、宝马汽车上,你都能看到ice power的功放模块。
300AS1
300AS1 THD + N测试表
ice power的DIY功放板比较多,300AS1、300A2、400A2、1200AS2。其中300AS1放大模块,THD + N低于0.006 %,可输出功率为300W (4Ω),很多HIFI功放中都采用了这块板。
采用2片300AS1的功放
4、荷兰Hypex (海普克斯)电子公司: Hypex最有名的是D类放大模块。它拥有世界领先的 NCore 及 UcD 技术,生产出高性能的 D 级放大器板。例如Hypex NCore 500系列等等,许多高端放大器都是基于Hypex模块。 如NAD、贝尔坎托、杰夫罗兰放大器等等。
NC500DIY功放板
NC500DIY功放板大小
NC500 THD+N测试表
它的DIY功放板,例如它的NC500DIY功放板,受到DIY界的追捧。在700W(4Ω)下,它的所有负载下,THD+N均低于0.005%。
5、ETAL旗下Anaview ,其著名的AMS 0100-2300和AMS 1000-2600D类放大器,采用了自己的专利AMS(自适应调制伺服)放大器技术,
AMS 1000-2600D
AMS 1000-2600D
AMS 1000-2600D电路板
6、Powersoft: 这是一家1995 年成立的总部位于意大利佛罗伦萨(Scandicci)的公司,Powerssoft 被公认为D类放大领域的世界领导者,也是世界上第一家引入 PULSE 宽度调制 (PWM) 的公司,同时又是电源因子校正 (PFC)、智能导轨管理 (SRM) 以及EMF开创者。
Powersoft D-CELL 504
DIGIMOD 3004PFC2
DIGIMOD 3000PFC
其出品三种D类放大板,2x350W的D-CELL 504,(4欧)的 2X600W (4欧)的LITEMOD LV/HV,以及4x700W(4欧)的LITEMOD 4HC。
LITEMOD 4HC
LITEMOD 4HC
LITEMOD 4HC线路
经典的D类放大模块如D-CELL 504、指标非常惊人,其从0.1W到输出功率2 x 350W(4欧)时,THD+N均小于0.005%,而D-Cell 504 每个单元尺寸仅为 100x78x45mm。
大家在买到这些整套模块后,自己再DIY一个机壳就可以轻松组装了,
功放调试软件
当然数字功放的优点不仅仅在这里,接上你的电脑,安装软件,开始折腾你的功放吧!
科技,让音响的DIY变得越来越简单,越来越实用!
您说,是不是这个道理?
如果您对我写的上述文章有兴趣,或者有疑问,欢迎关注及留言!
小而精巧却有源源不绝动力:D类功放+前级
一说到Jeff Rowland,我马上就会想起Jeff Rowland本人,因为他很高,每次在音响展都可以很轻易的找到他,如果稍为有注意Jeff Rowland产品,就知道他们很早就致力于高效能D类放大的研究,器材的体积也不断的缩小,早期的后级扩大机,如知名的Model 9超级单声道后级,为电源分离设计,扩大机本体重42Kg,电源供应58Kg,两者加起来刚好100Kg,8欧姆时输出350W,4欧姆时输出700W,虽然拥有强大的驱动能力与好的声音,但又重又耗电,我想这是Jeff Rowland转为研究D类放大的主要原因。D类放大虽然效能高,耗电低,又可输出极大的功率,但失真问题导致声音不好一直被发烧友所垢病,Jeff Rowland显然已找出解决方法,本次试听的Jeff Rowland Capri S2前级 + Model 535后级,我安装接上后,音质很好,完全没有D类放大音质劣化的问题。
Model 535是2017年第4季才发表的最新后级,重量不到10Kg(9.79Kg),体积也不大,重点是他8欧姆时输出250W,4欧姆时输出500W,非常漂亮的线性输出,Model 535还可以切换为单声道模式,8欧姆时可输出900W。Model 535的喇叭座端子非常好用,应是委托Cardas生产的,只要旋转那颗大选钮就可同时将喇叭的正负级锁上,很方便,也很紧密。Model 535的本体维持的Jeff Rowland的经典设计,使用整块航钛铝挖空制成,前方面板更是用波浪的造型。Capri S2前级也相当迷你,原型发表于2013年的CES,2014上市,可选配DAC或是唱放模块。
Model 535本体为整块6061-T6航钛铝挖空,可以有效的散热,隔离RFI/EMI,抑制震动,使用Rogers™军规等级、多层、低相对介电常数的高硬度陶瓷线路版,其有一个大型低阻抗的接地板,用来作为内部星型接地之用。线路为全平衡设计,从电源开始,输入、输出都是平衡的,以确保在动态讯号时可有效地降低失真与底噪。其使用高精度的表面黏着元件(SMC, Surface Mount Components),使用无铅、低温系数、主动与被动的SMC,让线路回路大幅缩小,减少了线路的容抗与阻抗,比一般的线路有更低的噪讯。所有的电阻都使用低噪讯,0.1%的薄膜电阻器,配线都使用铁弗龙绝缘,低介电能量储存,以确保有更黑的背景,耦合变压器减少接地回路的噪讯,与RFI/EMI干扰,并确保在非平衡输入也能跟平衡一样的放大增益。主动式的功率因素调整(Power Factor Correct)整合到电源供应以减少AC电源谐波失真干扰,并增加了AC电源的使用效率到97%。高效率的交换式电源提供了所有线路与工作状态下的最佳电压整流,在不同AC电源情况下都能安静的运作。两颗变压器是向瑞典LUNDAHL特别订制,型号是JR8018,D类放大模块是向丹麦Pascal订制,都是高烧等级的大厂,十颗大型的电容是Nichicon的制品,在有空隙之处,Jeff Rowland都使用一种白色的胶填充,避免震动干扰。
Capri S2的主要的线路设计与用料重点都与Model 535相同,其使用电阻式电位器,并使用光学编码控制,精准的音量控制每阶是0.5 dB,可调范围达100 dB,使用两颗瑞典LUNDAHL LL1545A的变压器,内有跳线可以Bypass输入及自动关上荧幕(5秒)。高质量的RCA连接端子均为纯铜镀铑制品,平衡端子为Neutrix镀银制品,端子就直接焊接在线路版上,跟讯号直接连接。电源部份单独隔离在内部的一个区块中。
源源不绝的动力
随着Capri S2的音量加大,所输出的驱动力就像没有极限的同等放大,完全没有一点吃力的感觉,这套前后级体积虽然小,绝对足以对应任何难对付的喇叭,聆听「何训田 – 波罗密多」第七轨的尘鼓,整首曲目一连串的大鼓打击接连而来,强劲反应快速,非常到位,解析细节相当清楚,再听第九轨的春歌,这是一首在大空间录制的大合唱,由远而近的录制手法,空间感非常明显,整个频宽很广,两端整个延伸施展开来,千万可别因为其体积小就误会其声音也是小,完全相反,而是大器、透明。
细节定位清清楚楚
聆听Diana Krall与Tony Bennett合作的”Love Is Here To Stay”,与纽约爵士乐团Bill Charlap Trio合作,精选了George Gershwin的作品重新诠释,歌曲好听,录音更是高水平,这套前后级的定位结像非常清楚,毫不含糊,人声与乐器分明,两个人的歌声都有各自独特的魅力,有如一起诉说着每一首歌曲中的故事,钢琴质感很好,具有光泽与真实的穿透力,Double Bass弹奏的低频细节可以很轻松的感受到,鼓手刷鼓皮的沙沙声虽然不是主角,仍精彩的搭配再生出来,这套前后级不会错过任何细节。
线条清晰流畅
听Hanne Boel演唱现场所收录的「Unplugged 2017」,这套前后级提供了细腻滑顺的听感,在演唱细节的刻画上也显得很精细,中高频段的音色相当中性且迷人,歌声与吉他演奏的线条清晰流畅,自然均衡,并且有很恰当的低频力量与控制能力,没有哗众取宠的绚烂或是过度朴实的平庸,Jeff Rowland很有自己的味道与特色,中性精准而细腻有质感。当这张现场专辑将焦点集中在演唱者与乐团身上时,有着自然且聚焦的音场,而偶尔出现的观众掌声或咳嗽又会让我惊觉音场的深度与宽度是那么地充裕。
器乐声与人声上的平衡很好
听台湾创作女歌手魏如萱的第五张创作专辑「末路狂花」,第八轨你啊你啊,更能听见演唱者特别的演唱功力,凸显出她的个人特质,背景音乐使用弦乐、吉他伴奏,整个音调很和谐,不会有哪个乐器声特别突出,虽然这首歌旋律走得的是很暖心的曲调,但在副歌上面演唱者运用歌唱来堆栈音乐的澎湃度已经很明显有层次出来了,高音好听有味道,此曲不光只有中文,还夹带着闽南语,两种语言上的发声听得很清晰,整体而言,器乐声与人声上的平衡很好,使音乐线条的延展更弹性。
Jeff Rowland Capri S2前级 + Model 535后级特点
● 体积娇小,易于摆放,但驱动力惊人。
● 全航钛铝挖空的本体,经典的表面波浪纹路。
● 扎实严选的用料,独家调校的高音质水平的D类放大线路。
● 线性输出能力,8欧姆时输出250W,4欧姆时输出500W。
● 后级可以切换为单声道模式,8欧姆时可输出900W
● 军规等级陶瓷线路版。
● 全平衡设计。
● 前级电阻式电位器,并使用光学编码控制。
● 前级可选配DAC或是唱放模阻。
● 声音特色: 透明、频宽完整、结像定位清楚,音场大器。
● 搭配建议: 驱动力、解析不是问题,前端讯源可选择密度较高的。
Jeff Rowland Capri S2前级规格
整体增益: 14 dB
增益范围: 99.5 dB,共199等阶音量调整
频率响应: 10 Hz – 350 kHz, -3 dB
输入: 2组XLR, 2组RCA, 1组RCA Bypass
输出: 1组XLR, 1组RCA
重量: 4.26 kg
尺寸: 6.7 cm (H)x 35 cm (W) x 15.7 cm (D)
Jeff Rowland Model 535后级规格
最大输出功率: 250 watts @ 8 ohms / 500 watts @ 4 ohms, 900 watts @ 8 ohms (BTL桥接单声道 )
频率响应: 5 Hz – 70 kHz, -3dB
输出噪讯:40 Microvolts A weighted
输入阻抗: 40k ohms
总谐波失真: THD + Noise < 0.05%, 20 Hz – 20kHz
阻尼系数: > 1000 @ 1kHz
整体增益: / Bal. or Unbal. 26 dB Stereo/Bridged
最高输出电流: 30 Amps
动态范围: 120 dB (A) / 124 dB (A) Bridged
输入: 1 pair Balanced Stereo / 1 input Balanced Mono
输出: 1 pair binding posts Stereo / 1 output Mono
重量: 9.79 kg
尺寸: 86 x 394 x 279 (H x W x D)
互调失真 IMD (CCIF) 0.0015%, IMD (TIM) 0.0035%
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