让我们来想想以下的"如果":
如果我们能让来自CD唱盘的讯号变成宽宽窄窄的脉冲,然后让耳朵钝一点......钝一点?就是听起来不要忽大忽小的,大小之间平滑的"接起来",那不就是"再生重播"?
我们面对几个问题:
耳朵虽钝,但其实还不钝得离谱。但庆幸的是,喇叭钝,喇叭不够钝,还有其他技巧可用,就是"低通滤波器"。 装过DAC的朋友都知道,因为DAC跑出来的波形跟锯齿一样,可以用低通滤波器来"平滑化"。就频域来看,这等于衰减高次谐波,让声音不刺耳。
CD唱盘的输出很小,即使让它变成宽宽窄窄的脉冲,还是小,小得推不动喇叭。所以,我们的构想是,让小脉冲负责开闭开关,然后切换一个很大的电压,让这个很大的电压也是宽宽窄窄的,然后有足够电流去推动喇叭。
这是怎样的结构呢?
我们现在即将讨论的,其实就是一个PWM放大器,也就是Class D放大器。 请看下图。首先,我们要想办法把CD唱盘的输出讯号弄成宽宽窄窄的脉冲讯号。理论上不算太难,只要让原始波形与锯齿波去比较就行。不过这个过程不容易理解, 没关系,先跳过去。
想把我们的构想与目的描述一次。
目的:要把小小的脉冲扩大,譬如原本5V的脉冲高度扩 张成50V,然后去推喇叭。
构想: 用小小的脉冲去推动一个开关,开关左右是一个 50V高压。正常状况下,左侧的50V是到不了右侧输出端的,不过当脉冲为"高电位"时,开关导通,此时右侧 电压升为50V;当脉冲为"低电位"时,开关关闭,右侧电压立刻垮了下来。
实现方式: 找一个可以当成开关的元件,这个开关受控于另一个小脉冲。对了,"继电器"可以当成开关,可惜机械动作速度太慢,就算速度够快,一秒钟切个几百次,不坏掉才怪!切记、切记,要让最后的输出平滑,不是开关切换够密集,就是耳朵够钝,还记得我们前两集提到的吗? 所以,我们非选择电子开关不可,一般来说,最好用的电子开关莫过于MOSFET,速度够快,而且寿命也长。
如下图所示,小脉冲推MOSFET,然后MOSFET的切换造成右侧输出电压的高低不同,您瞧,脉冲是不是被扩大了 呢?抛开恼人的数学式,请读者跟著我一同想像。如果,我是说如果,我们把输出接到喇叭上(当然啦,还有一些必备手续被我省略了),应该是忽然很大声、忽然没声音。对,我们应该让脉冲密集一点,让"很大声"还没掉到"很小声"之前,还有中间、中高、中低、中高高 、中低低......越密越好。
从上述得知: 开关必须切得很快才行。您得找一个很快、很快的MOSFET。那个将CD输出变成脉冲的过程要注意,必须成为"密集的脉冲"。在不太严格的情况下,我们姑且将此"密集"定义为"调变频率",调变频率高,可以让脉冲更为密集。找个电路,譬如低通滤波器,让"后面",就是喇叭、人耳都"钝一点"。