Was ist DDX (Direct Digital Amplification)? Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker

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Jedes Audiosystem, das heute als digital definiert wird, ist tatsächlich digital-zu-analog. Das digitale Signal des Informationsträgers wird einem Digital-Analog-Wandler (DAC, in englischer Terminologie - DAC) zugeführt. In Massen-Audiosystemen wird die weitere Signalverarbeitung (Filterung, Lautstärkeregelung, Klangfarbe usw.) durch analoge Verfahren durchgeführt. Dies ist eine potenzielle Quelle für Verzerrungen und Rauschen, insbesondere bei der Verarbeitung von Signalen mit niedrigem Pegel. In High-End-Audiosystemen wird die Signalverarbeitung von einem digitalen Signalprozessor vor dem DAC durchgeführt, wodurch Verzerrungen erheblich reduziert werden können. Diese Unterschiede in der Struktur sind jedoch nicht grundlegend - in jedem Fall geht das Signal nach dem DAC zum analogen Verstärker. Auf der Stufe der analogen Verarbeitung und Verstärkung ist das Tonsignal besonders anfällig, weshalb der Klangcharakter stark von den verwendeten Komponenten abhängt.

Dieses Problem ist im Prinzip lösbar, die Frage ist nur der Preis. Wir gehen nicht auf die Probleme der Abstimmung der Komponenten und ihres Zusammenwirkens ein – wir beschränken uns auf die kritischsten Verknüpfungen. Es ist ein Verstärker und ein DAC. Ohne näher auf die verschiedenen Methoden der Digital-Analog-Wandlung einzugehen, stellen wir fest, dass jede von ihnen dem Klang eine eigene Schattierung verleiht. Auch Verstärker haben bekanntlich ihre eigene „Handschrift“, die durch die Betriebsklasse der Ausgangsstufe und die allgemeine Schaltung bestimmt wird. Wirtschaftliche Klasse-AB- oder -B-Verstärker führen eine erhebliche Verzerrung in das Signal ein, Klasse-A-Verstärker bieten eine hohe Klangqualität, sind aber unwirtschaftlich. Wenn im Pfad ein digitaler Verstärker verwendet wird, wird darin die inverse Umwandlung des analogen Eingangssignals in eine digitale Form durchgeführt, was zusätzliche Verzerrungen einführt. Daher werden digitale Verstärker immer noch hauptsächlich für Subwoofer verwendet, da dort die Anforderungen an die Signalqualität nicht so hoch sind.

Um die Klangqualität zu verbessern und eine hohe Effizienz aufrechtzuerhalten, muss der Audiopfad vollständig digital werden – vom Signalträger bis zum Lautsprechersystem. Apogee hat die DDX-Technologie (Direct Digital Amplification) für digitale Verstärkungspfade vorgeschlagen, die die Umwandlung, Verarbeitung und Verstärkung eines analogen Signals vollständig eliminiert, was das System erheblich vereinfacht und die Kosten senkt. Das digitale Signal geht nach der Verarbeitung im digitalen Signalprozessor direkt zum digitalen Leistungsverstärker, ohne zusätzliche Schnittstellen und Umwandlungen (Bild 1). Der Prozessor unterstützt bis zu 96-faches Oversampling und kann Abtastraten von bis zu 24 kHz verarbeiten. Es wird eine 8-Bit-Signaldarstellung verwendet, für Sprachübertragungssysteme wurden XNUMX-Bit-Geräte entwickelt.

Reis. 1 (zum Vergrößern anklicken)

Genau genommen war Apogee kein Pionier auf diesem Gebiet. Die Idee lag in der Luft und seit den späten 80er Jahren des letzten Jahrhunderts sind verschiedene Möglichkeiten für volldigitale Wege bekannt. In der DDX-Technologie kommt jedoch ein neuer Ansatz für den Prozess der Signalverarbeitung und -verstärkung zum Ausdruck. Die Topologie von Kleinsignal- und Leistungsmikroschaltungen ist unterschiedlich, und ihre Kombination auf einem einzigen Chip bringt erhebliche technologische Schwierigkeiten mit sich. Die Trennung des Prozessors und der leistungsstarken Ausgangsstufe ermöglichte es, sie in Form separater Mikroschaltkreise zu implementieren, was die Systemkosten erheblich senkte. Der Chipsatz besteht aus einem DDX-Prozessor und separaten Leistungsverstärkern nach Anzahl der Kanäle. Es sind sowohl Zweikanal- als auch Mehrkanalsysteme erhältlich. Entwickler definieren den Anwendungsbereich von Computer-Multimedia-Geräten bis hin zu Heim-Audiosystemen und MP3-Playern.

Die Hauptvorteile von DDX sind wie folgt:
• Hohe Effizienz
• Kein DAC
• Hohe Störfestigkeit
• Niedriger Geräuschpegel
• Niedrige Kosten
• Kein Feedback
• Gute Lautsprecherdämpfung

Daher ist das Konzept des Dämpfungsfaktors nur mit Einschränkungen auf diese Technologie anwendbar. Bei der Messung mit herkömmlichen Methoden ist der Wert klein - etwa 16, aber der Dämpfungsgrad des sich bewegenden Systems ist nicht schlechter als der eines analogen Verstärkers mit einem Dämpfungsfaktor von mehr als 100. Durch Abschalten der Last während Signalpausen wird die Neue Technologie erhöht auch das Signal-Rausch-Verhältnis.

Fig. 2

Neben einer verbesserten Dämpfung erhöht sich die Effizienz des Verstärkers bei der Verstärkung schwacher Signale. Im Vergleich zu analogen Klasse-AB-Verstärkern ist der DDX-Wirkungsgrad etwa zwei- bis dreimal höher, herkömmliche Klasse-D-Verstärker sind ihnen im Kleinsignalbereich um etwa 20 % unterlegen (BILD 3).

Fig. 3

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist das Fehlen einer allgemeinen Rückkopplung im Verstärker. Zusammen mit der gebrückten Organisation der Endstufe wird dadurch der Einfluss von Änderungen der Versorgungsspannung auf die Signalparameter deutlich reduziert. Ohne Rückkopplung erhöht sich auch die Stabilität des Verstärkers: Für Autoverstärker ausgelegte Mikroschaltungen entwickeln bei einer Last von 100 Ohm eine Leistung von bis zu 0,7 Watt. Und das bei einer Versorgungsspannung von 12 Volt, ohne Umrichter und massive Radiatoren! Die Macher sind optimistisch, dass die breite Akzeptanz der neuen Technologie nicht mehr weit ist.

Wie sieht es mit analogen Medien aus? Das Ende der Kompaktkassette verzögert sich auf unbestimmte Zeit, und der digitale Rundfunk wird nicht bald öffentlich zugänglich sein (aus Gründen, die eher wirtschaftlicher als geopolitischer Natur sind). Obwohl der DAB-Standard für den Einsatz in Russland und den GUS-Staaten empfohlen wird, ist über Sprech- und Rundfunkerfahrung nicht hinausgekommen. Und in anderen Ländern ist die analoge Rundfunkübertragung noch nicht verfügbar. Es gibt jedoch keine ernsthaften Hindernisse. Für analoge Quellen müssen Sie Analog-Digital-Wandler verwenden, was neue Möglichkeiten eröffnet. So wird es beispielsweise möglich, bestehende digitale Rauschunterdrückungssysteme und andere Signalverarbeitungsgeräte zu nutzen. Diese Lösung ist in Hi-End-Digitalsystemen zum Standard geworden; niemand macht sich die Mühe, sie in Automobilgeräten anzuwenden.

Apogee beliefert derzeit Hersteller von Audiogeräten mit DDX-Verstärkungslösungen in Form von Halbleiterkomponenten und OEM-Geräten und lizenziert auch seine Technologie. Apogee entwickelt ständig neue Produkte und Technologien und erweitert die Zusammenarbeit mit anderen Unternehmen, die in diesem Bereich tätig sind. Die neueste Nachricht ist die Unterzeichnung einer Vereinbarung mit STMicroelectronics (ehemals SGS-THOMSON Microelectronics). Dieses Unternehmen entwirft, entwickelt, produziert und vermarktet eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (ICs) und diskreten Geräten für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Telekommunikation, Computersysteme, Verbrauchersysteme, Automobil-, Industrieautomatisierungs- und Steuerungssysteme. Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist die Veröffentlichung einer neuen Reihe von Chips, darunter ein 4.1-Kanal-DDX-Controller und zwei DDX-Verstärker-Chips, die eine Ausgangsleistung von bis zu 100 W bieten.

Weitere Informationen zu Apogee- und DDX-Produkten finden Sie unter apogeeddx.com.

Autor: A. Shikhatov; Veröffentlichung: bluesmobile.com/shikhman

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