D類放大器已經成為音頻功放的主流架構。其功率管可在「完全導通」和「完全關斷」兩種狀態之間切換：導通時電阻極低，關斷時幾乎沒有電流，功率管自身的損耗因此很小。損耗降低後，散熱片可以縮小，整機也能做得更緊湊。因此，有源喇叭、回音壁和無線喇叭普遍採用D類方案。
然而，高端音頻市場對D類放大器一直有所保留。問題出在輸出端，D類放大器輸出的是高頻開關信號，必須先經過由電感和電容組成的LC濾波器，濾除開關載波，才能送到揚聲器。
而濾波器會帶來兩類誤差。一是電感本身存在非線性，會引入失真；二是濾波器的頻率響應會隨負載阻抗變化，而揚聲器的阻抗本身就隨頻率大幅起伏，不同喇叭之間差異也很大。
因此，同一台功率放大器接不同的喇叭，高頻段的頻響就會不同。多數D類放大器的反饋信號取自濾波器之前，無法修正這兩類誤差。
不過，要修正這些誤差，反饋信號就需要取自濾波器之後，也就是揚聲器兩端。
針對這一背景，10月23日，荷蘭音頻技術公司Axign在上海舉辦品牌暨新品發布會，以「Experience Pure Sound（體驗純粹之聲）」為主題，推出即插即用集成放大器模組。模組採用的正是這種思路：Axign研發十餘年的後濾波數字反饋（Digital Post-Filter Feedback）技術，把反饋點設在揚聲器兩端，並在數字域完成誤差比較和補償。
Axign於2014年在荷蘭恩斯赫德成立，2024年1月被美國電源晶片公司芯源系統（MPS）全資收購。此次發布的模組，由Axign的數字控制技術與MPS的功率級、電源管理和製造能力結合而來，仍以Axign品牌銷售。
Axign品牌暨新品發布會現場
01 從控制器晶片到放大器模組：Axign十餘年的技術路線
Axign的創始團隊中有多位來自飛利浦和恩智浦（NXP）的工程師，他們曾參與早期D類放大器的研發。公司的數位化後濾波反饋技術，來自Daniel Schinkel、Fred Mostert等人的一系列論文和專利。據Axign介紹，公司十餘年間在研發方面投入超過4,000萬美元。
2017年，Fred Mostert等人在IEEE國際固態電路會議（ISSCC）上發表了一款多相D類車載音頻放大器。它集成了低延遲Δ-Σ ADC，在輸出濾波器之後取樣反饋，實現5×80W輸出和0.004%的THD+N（總諧波失真+噪聲）。同年，Daniel Schinkel等人在《IEEE固態電路期刊》（JSSC）上發表了相關論文。
基於這些研究成果，Axign推出了AX5688、AX5689兩款數字輸入D類放大器控制器晶片。晶片只負責控制，功率級由喇叭廠商自行搭配。以AX5689為例，該晶片可配置為4個橋接負載（BTL）通道，集成8個低延遲差分ADC，動態範圍為115dB，支持32kHz至768kHz輸入採樣率，採用9mm×9mm的QFN-64封裝。哈曼卡頓Citation Amp、丹麥喇叭品牌Buchardt的MK2升級套件等產品，都採用了Axign的技術。
2024年1月3日，MPS以3,340萬美元現金完成對Axign的全資收購。MPS以電源管理晶片為主業，數據中心和汽車是其主要市場。收購後，Axign可以調用MPS的功率器件、電源管理和製造資源，這為後來的模組化產品提供了條件。
「出於熱愛與激情，我們投身於此，並深知發燒友們缺少什麼。」Axign架構師Daniel Schinkel表示，「我們相信，複雜的音頻系統可以變得更小、更高效，也更容易實現，同時完整保留原始聲場的原汁原味。我們希望通過技術，讓高端音頻系統擁有更大的設計自由度，也讓聆聽者更加純粹地感受聲音。」
02 數字後濾波反饋：用20ns採樣閉合五階控制環路
後濾波反饋並不是Axign獨有的概念，一些高端D類放大器也在模擬域採用這種做法。然而，LC濾波器會在反饋環路中引入額外的相移，環路階數越高，穩定裕量越小，模擬電路也越難設計。
因此，Axign選擇在數字域閉合反饋環路。揚聲器兩端的差分輸出信號，先由高速、低延遲的Δ-Σ型ADC轉換為數字信號，再與數字輸入信號相減，得到誤差信號。環路濾波器同樣由數字電路實現，採用五階滾降：在可聽頻段內提供高增益，使失真在整個頻段保持一致，同時較強地抑制開關載波。
數字反饋的難點在於延遲。反饋環路要保持穩定，ADC必須同時具備高頻寬和低延遲。然而，Δ-Σ型ADC的量化噪聲較高，如果用數字濾波降噪，又會引入新的延遲和相移。Axign的解決辦法，是在Δ-Σ ADC內部的反饋路徑中使用一個帶低通濾波功能的DAC，既補償數字濾波的影響，又降低音頻頻段內的噪聲。
在AX5689參考設計中，ADC每20ns完成一次採樣，控制環路的頻寬遠高於可聽頻段。發布會上提到的「納秒級運算周期」，指的就是這一量級的速度。同時，每個ADC的功耗只有15mW；晶片還將兩個ADC並聯使用，使信噪比提高3dB。
AX5689內置8個可配置的數字環路濾波器單元，可以組成差模和共模兩類反饋環路。差模環路抑制可聽頻段內的噪聲和失真；共模環路阻尼LC濾波器的諧振。傳統設計需要在輸出端並聯Zobel網路（一種阻容網路）來抑制濾波器諧振，採用共模環路後，這部分電路可以省去。
Axign後濾波數字反饋架構
反饋點設在揚聲器兩端後，放大器的輸出阻抗極低，頻響不再隨負載變化。美國音頻雜誌audioXpress在2023年測試基於AX5689的GaN參考板時，將負載從10Ω換成2Ω，在50Hz、200Hz、1kHz、5kHz、15kHz多個頻點均未測到輸出電平變化；分別接8Ω電阻和兩分頻書架喇叭時，20Hz至20kHz的頻響曲線也沒有可測差異。因此，放大器驅動阻抗起伏較大的喇叭時，音色不會隨負載偏移。
新模組延續了這一特性。Axign官方數據顯示，模組在20kHz時的輸出阻抗僅為0.0004Ω，在20Hz至20kHz範圍內低於0.5mΩ。輸出阻抗越低，阻尼係數越高，放大器對揚聲器振膜的控制就越精確。
不過，後濾波反饋只能在誤差出現之後進行修正。為了減小需要修正的誤差，新一代模組在反饋環路之外增加了「預測前饋」：處理引擎用可編程矩陣對輸入的音訊數據進行實時運算，提前算出功率級應當輸出的波形；後濾波反饋再修正預測波形與實際輸出之間的偏差。
Axign把這種方式類比為AI推理：AI推理引擎通過矩陣運算預測下一個Token（詞元），Axign的處理引擎則通過矩陣運算預測接下來的輸出波形。
Axign的預測計算架構借鑑了AI推理引擎的思路
除了預測和修正，模組還會根據工作條件調整自身參數。模組內部設有自適應LC補償電路，內置的DSP引擎持續獲取負載阻抗、LC濾波器特性和供電電壓的變化，逐周期更新環路濾波器的係數，使模組適應不同的揚聲器、線纜、電源和聲學環境。
同時，設計者還可以按需調整聲音特質，例如從冷峻到溫暖、從銳利到柔和。
此外，Axign正在推進對揚聲器電流的測量。藉助電流數據，系統可以建立放大器與揚聲器單元相互作用的模型，進而補償揚聲器自身的非線性。
在Axign的1,400W系統設計中，每路放大器輸出都已配置電流檢測（I-Sense）晶片。
03 即插即用：從50W單通道到600W大功率
過去，Axign向客戶提供的是控制器晶片和參考設計。喇叭廠商需要自行選擇功率器件、設計驅動電路、布局LC濾波器並處理散熱，開發門檻較高。新模組把控制器、驅動電路、功率器件、熱管理和LC輸出濾波器全部集成在一起：輸入端接收I²S數字音頻信號，輸出端直接連接揚聲器，整機廠商只需提供電源和信號源。
發布會現場展示的Axign放大器模組
Axign全新即插即用集成放大器模組
模組出廠前已完成控制環路的預編程和調校，由於輸入本身就是數字信號，系統中也不再需要單獨的DAC。官方數據顯示，在不同輸出功率、頻率和負載條件下，模組都能保持恆定增益和極低的THD+N。
產品在所有音頻頻率和輸出功率水平下，均具有極低失真
模組增益在所有頻率和輸出電壓下保持恆定，不受負載阻抗影響
模組的輸出能力和發熱，很大程度上取決於功率級。Axign的模組直接採用MPS的集成功率級，分為矽基和氮化鎵（GaN）兩種。這些功率級把功率管和驅動電路集成在一起，所用技術與MPS為數據中心GPU、CPU供電的產品同源。
其中，GaN器件的導通電阻更低，同樣電流下發熱更少，因此更適合驅動低阻抗負載。目前，600W級別的GaN功率級正在開發中，將用於更高功率的模組
然而，喇叭在大部分時間裡以較低功率工作。這時控制電路、ADC等固定功耗占比更高，輸出電感中的紋波電流損耗也依然存在，D類放大器的效率優勢並不明顯。為此，Axign採用零共模調製（ZCM）技術，降低輸出電感中的紋波電流。在Axign給出的50V供電對比中，傳統BD調製的平均共模電壓約為25V，電感紋波電流為±1.22A；採用ZCM後，平均共模電壓降至約0.5V，紋波電流降至±0.024A。
據Axign介紹，ZCM可降低超過50%的損耗；ZCM引入的失真和噪聲，則由高增益的後濾波反饋環路抑制。按照官方數據，模組在4Ω負載、額定功率下的效率為92%，空閒功耗約為2W。
Axign模組與競品的效率對比（4Ω負載）
除了ZCM，H類供電也能進一步提升效率。其採用包絡跟蹤方式，根據音樂信號的幅度動態調節供電電壓。然而，供電電壓的變化容易在輸出端引入額外的調製，因此H類供電過去多用於消費類產品，很少用於高端放大器。Axign的數字控制環路會實時監測供電電壓，並在數字域補償其影響，使高端放大器也能採用H類供電。
此次率先發布的AXM8171A是一款單通道模組，尺寸為35mm×45mm×12.5mm，可用於高端音響、有源喇叭和無線音訊產品。它採用10V至56V單電源供電，共有50W、100W、150W和250W四個版本，分別對應22V、30V、36V和48V供電下的4Ω輸出。
官方數據顯示，AXM8171A的THD+N在6kHz時為0.001%，A計權噪聲為45µVrms，動態範圍為119dB(A)，48V供電下的空閒功耗為2.1W。
AXM8171A單通道集成式音頻放大器模組典型系統框圖
在AXM8171A之後，Axign還規劃了兩款模組。雙通道的AXM8172A每通道輸出50W至250W，尺寸為51mm×45mm×12.5mm；大功率單通道的AXM8281A輸出300W至600W，尺寸為38mm×53mm×12.5mm，在77V供電下可實現600W/4Ω輸出。
兩款產品目前均處於開發階段。
Axign放大器模組產品規劃
另外，多塊模組還可以組合成完整的多聲道系統。Axign在發布會上介紹了基於寶華韋健（B&W）Nautilus鸚鵡螺喇叭的無線電池供電系統。
Nautilus是四分頻喇叭，需要四路獨立控制的放大器通道。Axign為每個單元分別配置一塊450W模組並獨立編程，系統總功率達到1.4kW，省去了原本需要的外置有源分頻器、DAC、功放和喇叭線。
此外，這套系統由電池供電，搭配65V、20Ah電池組，可連續播放10h。電池管理、USB-C充電、DC/DC轉換和電子保險絲（E-Fuse）等電源部分，均採用MPS的晶片。這樣一來，放大器由Axign模組完成，供電由MPS晶片完成，整機廠商不必再分別設計這兩部分，可以把精力放在調音和箱體設計上。
Axign表示，用模組和成熟的電源方案搭建系統，可以降低開發風險，縮短產品上市周期。
1,400W電池供電流媒體音頻放大器系統設計
發布會試聽區現場
