手機(jī)常用音頻放大器介紹

如果你是一名“吃雞”游戲愛(ài)好者，根據(jù)敵人腳步聽(tīng)聲辯位恐怕已經(jīng)成為一項(xiàng)基本技能，以至于很多手機(jī)廠商在發(fā)布新產(chǎn)品的時(shí)候格外強(qiáng)調(diào)音頻體驗(yàn)，如華為Mate 20 X。超動(dòng)態(tài)、全景立體聲場(chǎng)、雙揚(yáng)聲器、寬廣音域、智能優(yōu)化等，成為智能手機(jī)音頻品質(zhì)好壞的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

簡(jiǎn)單介紹目前手機(jī)設(shè)計(jì)中音頻放大器有AB類(lèi)放大器也有D類(lèi)，主要的生產(chǎn)廠家有美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（NS）、美國(guó)德州儀器（TI）、意法半導(dǎo)體公司 （ST）、美國(guó)安森美公司（ONSEMI）。他們代表性的產(chǎn)品及其性能比較如表1 和表2所示。其中NCP2890和NCP2809為美國(guó)安森美公司產(chǎn)品，LM4890和LM4911為美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司產(chǎn)品，TS4890為意法半導(dǎo)體公司產(chǎn)品，TPA6203A1為美國(guó)德州儀器的產(chǎn)品，MAX4410為美信公司產(chǎn)品（MAXIM）。

下面以O(shè)NSEMI公司產(chǎn)品為例介紹一下音頻功率放大器在手機(jī)中的應(yīng)用，電路圖如圖6、7所示。

圖六：NCP2890放大電路典型設(shè)計(jì)

NCP2890在工作電壓5V時(shí)能夠給8歐姆負(fù)載持續(xù)提供1W的最大輸出功率，而在工作電壓2.6V時(shí)能夠給4歐姆負(fù)載提供320 mW 的輸出功率。如圖5所示NCP2890能夠提供高質(zhì)量的音質(zhì)，芯片自身帶的邏輯關(guān)斷設(shè)計(jì)模式，使電路設(shè)計(jì)中芯片的周?chē)骷俸妥陨砉男?。?NCP2890內(nèi)部專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了消噪聲電路，消除了功率放大器在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生人耳可聽(tīng)到的噪聲。開(kāi)機(jī)時(shí)，邏輯高電平加到開(kāi)關(guān)控制端，旁路電容上的直流電壓值開(kāi)始按指數(shù)規(guī)律增加，當(dāng)電壓值達(dá)到共模電壓值（Ｖｐ／２）時(shí)，開(kāi)始輸出功率（此過(guò)程大約50ms）；而關(guān)機(jī)時(shí)，控制端接低電平，負(fù)載被連接到接地端，輸出功率為零，此時(shí)電路的直流靜態(tài)電流小于100nA。盡管NCP2890內(nèi)部含有過(guò)流和過(guò)熱保護(hù)電路，但是在使用時(shí)，一定要注意供電電源電壓不能超過(guò)其極限值，以免造成芯片損壞。

圖七：NCP4894放大電路立體聲設(shè)計(jì)

NCP4894是ONSEMI公司專(zhuān)門(mén)為移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)的一款全微分音頻功率放大器。NCP4894 做為一款優(yōu)秀的音頻功率放大器能夠提供高質(zhì)量的聲音，尤其用在手機(jī)設(shè)計(jì)中優(yōu)點(diǎn)尤為突出。NCP4894的總諧波失真加噪聲（THD + N）比小于0.01% 。在工作電壓5V，負(fù)載8歐姆時(shí)它的輸出最大功率為1W，在工作電壓2.6V時(shí)，輸出功率為250mW.

NCP2890和NCP4894以及NCP4896，都可用在手機(jī)設(shè)計(jì)中，他們的小封裝形式可以提高PCB的利用率。

1. 采用了全差分輸入及輸出的音頻功率放大器，提高電源抑制比。

2. 盡量采用效率高，功耗低，內(nèi)部升溫小的設(shè)計(jì)，這樣可以延長(zhǎng)電池和芯片的使用壽命。在有限帶寬設(shè)計(jì)時(shí)，建議使用D類(lèi)放大器。

3. 音頻放大器在使用時(shí)一定要注意供電電源電壓不能超過(guò)其極限值，以免造成芯片損壞。

現(xiàn)在消費(fèi)者追求著小巧的外型、低功耗、低價(jià)格以及聽(tīng)力的舒適感。供應(yīng)商也逐漸認(rèn)識(shí)到，必須在這些方面有所改進(jìn)，才能使消費(fèi)者愿意花錢(qián)來(lái)購(gòu)買(mǎi)這些音頻設(shè)備。同時(shí)，他們也努力減小噪聲的干擾。然而數(shù)字電路和模擬電路的同時(shí)存在，使得這項(xiàng)任務(wù)變得更加困難。

憑借諸如極佳的功率效率、較小的熱量以及較輕的供電電源等優(yōu)點(diǎn)，D類(lèi)放大器正在音頻世界掀起風(fēng)暴，隨著技術(shù)的成熟以及其所達(dá)到越來(lái)越好的聲音重現(xiàn)效果， D類(lèi)放大器將主導(dǎo)音頻放大器市場(chǎng)。

Cirrus Logic公司就推出一款業(yè)內(nèi)尺寸最小、功耗最低的智能升壓音頻放大器CS35L41，也許很多人還不清楚音頻放大器是什么東西，簡(jiǎn)單來(lái)講就是多媒體產(chǎn)品中重要組件之一，主要作用是如實(shí)、有效、低失真地還原聲音。

Cirrus Logic CS35L41采用了高級(jí)電源管理提高音頻清晰度和響度，其封裝尺寸幾乎是其他主流DSP智能放大器的一半。通過(guò)解決立體聲移動(dòng)音頻設(shè)計(jì)本身復(fù)雜的機(jī)械問(wèn)題，Cirrus Logic使智能手機(jī)和電池供電便攜式設(shè)備的OEM不僅實(shí)現(xiàn)了單聲道和立體聲應(yīng)用聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)的提升，還延長(zhǎng)了電池壽命。

對(duì)于終端設(shè)備而言，光有好的音頻硬件只是前提。想要達(dá)到絕佳的聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)，還需要專(zhuān)業(yè)的播放軟件提供助力。為此，Cirrus Logic 將CS35L41與公司的SoundClear?播放軟件配合，可提高音頻質(zhì)量并增加智能手機(jī)的揚(yáng)聲器輸出響度，使用硬件和軟件技術(shù)保護(hù)揚(yáng)聲器。

另一方面，Cirrus Logic CS35L41的高級(jí)電池管理系統(tǒng)和預(yù)測(cè)算法程序能適應(yīng)不斷變化的音頻、揚(yáng)聲器和電池條件，在保持音頻性能的同時(shí)可最大限度地降低功耗和電池電流。

在制造工藝方面，Cirrus Logic CS35L41采用該類(lèi)放大器中最前沿的技術(shù)——55 納米工藝技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)5.64mm2節(jié)約空間的WLCS封裝。這對(duì)于追求雙揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)及盡可能多新功能的OEM來(lái)說(shuō)非常重要。