A valódi digitális erősítő nem tartalmaz semmiféle analóg jelfeldolgozást, tehát a teljes jelfeldolgozás digitális tartományban marad. Analóg jel csak a hangsugárzó előtt, az LC szűrőn keresztül keletkezik. Nincs szükség D/A konverterre, analóg erősítőre vagy jelkondicionálásra. A korai megoldások analóg vezérlésű Class-D erősítők voltak, amelyek valójában csak kapcsolóüzemű analóg erősítők. A digitális vezérlésű erősítők sokkal modernebbek, és jövőbe mutató irányt képviselnek — egyre több eszközben jelennek meg, például modern TV-kben, telefonokban, autórádiókban. Jelenleg azonban kevés valódi digitális erősítő létezik. Sok gyártó integrált D/A konverterrel és analóg bemenetű Class-D fokozattal „megoldja” a digitális erősítés kérdését – szerintünk viszont nem elfogadható ez a megközelítés. Egy gyenge minőségű integrált D/A, valamint egy analóg vezérlésű Class-D nem tekinthető valódi digitális erősítőnek. A valódi digitális erősítő bemeneti modulátora közvetlenül digitális jelből (pl. I²S) állít elő PWM jelet, amely közvetlenül meghajtja a D osztályú teljesítményfokozatot. Szükség van tehát egy olyan modulátorra, amely fogadja az I²S jelet, PWM-mé alakítja, és azt a végfok FET-jeire továbbítja. Ilyen diszkrét megoldás GaN FET-ekkel is megépíthető, nagy tapasztalat és megfelelő eszközpark birtokában. Alternatív megoldásként kész eszköz is vásárolható profi gyártóktól (pl. Purifi). Vagy ott van a jól bevált B osztályú megoldásom, ha az eredeti tranzisztorokat be tudod hozzá szerezni… csak az nem digitális erősítő, így ebben a témában nem releváns. Ezért nem ajánlott diszkréten építeni valódi digitális erősítőt, helyette az erre a célra optimalizált integrált áramkörök használata célszerű.
Digitális modulátor – TAS5558
Kezdjük az I²S → PWM átalakítással. Ilyenből kevés létezik, de a TAS5558 pontosan ezt tudja: digitális bemenetet fogad, és digitálisan vezérelt PWM jelet ad ki. Ráadásul digitális hangerőszabályozást is kínál, ami kulcsfontosságú, mivel a hangerő digitálisan szabályozandó. A digitális hangerő egy külön témakör. Alacsony jelszinteknél érdemes dithert alkalmazni: ez ugyan nem növeli a bitfelbontást, de elfedi a kvantálási zajt, és kellemesebb hangzást eredményez halk jeleknél.
TAS5558 PWM modulátor adatlapja
Teljesítményfokozat – TAS5622A
Ehhez egy jól megválasztott teljesítményfokozat társuljon, például a TAS5622A. Ha ezeket megfelelően integráljuk, megvalósul egy valódi digitális erősítő, ami funkcionálisan felfogható egy hangszórókra optimalizált D/A konverterként is. Természetesen lehet próbálkozni mikrokontrollerekkel vagy diszkrét meghajtással, de ezek drágák, bonyolultak, és általában nem biztosítják a legjobb hangminőséget házilag. A professzionális eredményhez célszerű integrált megoldást választani.
TAS5622 integrált D osztályú teljesítményfokozat adatlapja
A TAS5622 esetében a BTL (Bridge-Tied Load) alkalmazást javaslom, dual mono módban, ahol a két csatornát külön-külön használod, de mindkét oldalon csak az egyik kimenetet. (PBTL esetén csak egy bemenet és teljes H-híd van kihasználva.) Az itt bemutatott kapcsolási rajz példa – jelenlegi ismereteim szerint ez a kombináció kínálja a legjobb minőséget.
TAS5622 tipikus BTL alkalmazás
NYÁK-tervezés
A NYÁK-tervezés külön témakör, de D osztályú erősítőknél különösen fontos a helyes kivitelezés. Javasolt a gyári példák alapos tanulmányozása, mivel a nagyfrekvenciás áramok, visszacsatolások és földelési kérdések kritikusak lehetnek.
TAS5622 gyári nyomtatott áramköre