デジタルパワーアンプの構成

質問

デジタルパワーアンプは、音声信号をAD変換後、スイッチングアンプにて増幅し、増幅後DA変換してスピーカーを鳴らすという事ですが、良く分かりません（そうなの？と若干、疑問です）。　　　　（下記サイト）
https://www.jato.jp/magazine/audio/power-amplifier/
通常、AD、DA変換器は何BITの変換器を使っていますか？
デジタル信号をスイッチングアンプで増幅とはどういう動作ですか？デジタル的に掛け算すれば
値は大きくなりますが１LSBも大きくなりDAすると信号が荒くなるように思えますがどうなんでしょうか？DA後スピーカーを鳴らすとは、電力的にスピーカーを駆動可能なDA変換器を使うのでしょうか？電力増幅はデジタル信号でするのかアナログ信号に戻してからするのか？
私は一応、電子回路技術者でしたのでそれなりの技術的説明をして頂ける方の回答をお願い致します。一応、私はアナログ回路もデジタル回路も理解しているつもりです。

回答No.1

John_Papa · ベストアンサー

デジタルパワーアンプは、基本的にはアナログのD級アンプです。
私には詳細な説明はできませんので、ネット上などでのD級アンプの技術解説をお読みください。
茶飲み話程度の内容で良ければ、以下。

主に３つの変調方式があります。
　PWM　パルス幅変調
　PFM　パルス周波数変調（周期変調）
　PDM　パルス密度変調（SACDやDSDもこの変調方式）

増幅とは、この信号をトリガーとして電源を半導体ゲートでON-OFFするだけの事です。PDMを除きデジタル信号で言うところのビットの概念とは異なりますが、電圧値は２値しか取らないので、1ビットという事はできるでしょう。
従って極端な話、半導体の周波数特性とかリニア増幅などというアナログオーディオ的な特性要素はあまり必要とされません。安い素子で賄えます。
この1ビットの繋がりを均して直流を得るのがスイッチング電源で、交流の音声信号を得るのがデジタルパワーアンプです。この均しをするのが、出力に入るLCローパスフィルター（これがDAコンバータ）ですが、スピーカー負荷（R）によって高域特性に違いがでる場合もあります。
スピーカーとの相性ってのはアナログアンプより大きいかもしれませんね。
また、電源電圧を変える事はパルスの波高値が変わることなのでボリューム代わりに使えます（絞り切る事はできませんけど・・・）。
https://nabe.adiary.jp/0509

ではでは。

お礼

デジタルアンプとはいえ１＿０の２値のPWM信号に変えることでデジタルというのですね。
パルス幅はあくまでアナログ値なのですね。デジタルデータでもデジタルメモリにはそのまま
では記録出来ないデーター（サンプリングが必要）ですね。これでもAD変換というんだ！
あとローパスフィルターもDA変換と言えるんですね。どちらも変換前と後の値の
デジタル信号の部分はその場限りのデーターでデジタル記録不可のアナログパルス幅の
信号ですね。
てっきり、高速の並列型のADコンバータでデジタル化した１０bit程度の信号を乗算して
増幅したあと、高速のDAコンバーターでアナログ化すると思っていました。
あなたも言われている様に
デジタルアンプというよりアナログのＤ級アンプという方が的確なのかなと思いました。
下記サイトで原理を理解しました。
https://analogista.jp/class-d-amp/
回答、ありがとうございました。

回答No.2

sirasak

ご存じのようにトランジスタ―半導体はＡＢ級アンプみたいに抵抗分が大きい所を使うと発熱が多くなって能率が悪くなるために大きな放熱板が要りますが、
Ｄ級アンプはスイッチングでプラスとマイナスにする方式で発熱が少なくて効率よく増幅出来るのですが、アナログ信号をＡＤ変換する時に20kHzまで再生するには2倍の40kHzでスイッチングして矩形波を得て、出力でＤＡ変換にＬＣ素子などで正弦波に似たように整形するので基本的に高音の歪が多い方式ですが、高調波歪特性の測定は2倍音以上の歪成分を測定する方式なので10kHz正弦波までしかしないし、普通は1kHzでの歪を公表するので歪率の本当が分かりません。
人の耳も超高音部はノイズみたいな音になるので感じにくいので実用になる。

アナログから周波数とダイナミックレンジに関係するサンプリングbit数が少ないと荒くなるけどよほどでないと気づかないはずです。
自作したことは無いのですが、理論は以上のように理解しました。
要するに矩形波信号をそのままスイッチングして出力すると増幅された矩形波に出来ると考えて良いはずです。