便攜式電子設(shè)備中的立體聲

　　手機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品正集成越來越多的多媒體功能，這引起了人們對增加立體聲功能的極大興趣。單聲道結(jié)構(gòu)用于聲音放大及和弦鈴聲，在某些情況下可用作免提揚(yáng)聲器。雖然功能已足夠，但這并非是令人滿意的高質(zhì)量音樂播放解決方案。

　　目前，3G手機(jī)或便攜式多媒體播放器等便攜式設(shè)備可輕易地通過數(shù)字處理提供音頻3D效果。有了這種設(shè)備，可嵌入立體聲耳機(jī)收聽功能，這樣左右信號可從DAC或調(diào)頻(FM)收音機(jī)中獲得。雖然耳機(jī)功率在32Ω負(fù)載上約為10mW，主喇叭可簡易地用于產(chǎn)生并為8Ω負(fù)載輸出最高達(dá)1W的功率。由于需要提供立體聲解決方案，而非傳統(tǒng)的單聲道系統(tǒng)，在這些功率水平上很難提供高效率的凈化音頻信號。

　　AB類解決方案提供極低的THD+N，但最佳效率僅為65%左右。圖1為此解決方案的原理簡圖。

　　已知電源、負(fù)載和輸出功率，可使用以下公式計(jì)算每個(gè)放大器的耗散功率：

　　舉例說，若我們采用手機(jī)中使用的典型值R_l=8Ω和Vp=3.6V（典型鋰離子電池電壓），耗散功率和效率曲線與輸出功率的關(guān)系如圖3和圖4所示。

　　輸出功率范圍的最佳效率低于65%時(shí)，如果產(chǎn)品要長時(shí)間地播放音樂或進(jìn)行具有音頻功放的游戲，電池壽命將大大縮短。此外，如圖5所示，相同條件下的結(jié)溫也將明顯升高。此曲線基于110℃/W時(shí)結(jié)與空氣間的熱阻，為9引腳倒裝片封裝的典型值。

　　采用兩個(gè)8Ω喇叭的多媒體應(yīng)用時(shí)，平均輸出功率為幾百毫瓦，如曲線所示，結(jié)溫比環(huán)境溫度高35℃。
除采用NCP2890、NCP4894或NCP4896等AB類音頻產(chǎn)品系列外，安森美半導(dǎo)體全新的D類無濾波器產(chǎn)品系列，在提供原有優(yōu)異音頻性能的同時(shí)，也大大提高了效率。

　　NCP2820是首款THD+N低于0.1％的單聲道無濾波器D類放大器，電源供應(yīng)抑制比率(PSRR)為-65dB，在4ΩBTL負(fù)載能提供2.65W。圖6為采用兩個(gè)NCP2802的立體聲系統(tǒng)原理簡圖。由于放大器輸出與喇叭間的無濾波器連接，采用此D類解決方案不會增加外部元件成本。

　　效率是D類放大的主要優(yōu)勢，如圖3所示，NCP2820效率同類中最高，可達(dá)90％。從50mW到600mW覆蓋了92%的工作范圍，NCP2820的效率高達(dá)80%以上，但在相同的輸出功率中，AB類只可有20%線性增大到70%。圖2顯示了同一個(gè)工作狀態(tài)中輸出段的等效電路。開關(guān)損耗與傳導(dǎo)損耗相比可忽略不計(jì)。Rp為金屬互連線、引線框和PCB導(dǎo)線的總寄生電阻。Ron為PMOS和NMOS的電阻。
　　　　　　　　　Pd = ( 2Ron + Rp )×Iout²
　　　　　　　　　Pout = Rl×Iout²

　　因此，

　　幾年前，手機(jī)音頻放大器僅需為接收模式的喇叭供電，平均功率輸出遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于100mW，且音頻塊并非主要的電池功率消耗者。隨著和弦鈴聲和新的多媒體應(yīng)用的出現(xiàn)，輸入2個(gè)喇叭的平均音頻功率為幾百毫瓦，占空比或音頻使用時(shí)間已增加。圖4和圖5顯示D類解決方案相對于AB類的巨大優(yōu)勢?？晒?jié)約每個(gè)輸出上300mW產(chǎn)生的600mW耗散功率，延長電池壽命。此外，每個(gè)D類音頻放大器的溫度僅上升4℃，而AB類設(shè)計(jì)則上升35℃。手機(jī)內(nèi)部耗散功率的減少也提高了整體系統(tǒng)的可靠性?？傊?，高性能D類音頻放大器的開發(fā)是在保持整體功率預(yù)算的前提下集成先進(jìn)多媒體音頻功能的重要促進(jìn)因素。