探讨声频系统在手机与PDA 中的应用设计
无线可携式电子产品应用之考虑因素
以下列出在选择声频功率放大器时必须考虑到的主要因素。
较高的电源电压抑制(Power Supply Rejection Ration;PSRR)
声频功率放大器必须具有较高的PSRR,可以避免受到电源与布线噪声的干扰。
快速的开关机(Fast turn on off)
拥有较长的待机时间,为手机或PDA 之基本诉求,AB 类声频放大器的效率约为50 至60 %,D 类声频放大器的效率可达85 至90%,不管使用何种声频放大器,为了节省功率消耗,在不需要用到声频放大器时,均需进入待机状态,然而当一有声音出现时,声频放大器必须马上进入开机状态。
无「开关切换噪声」(Click Pop)声
「开关切换噪声」声常出现于声频放大器进入开关机时,或是由待机回复至正常状态,甚至是217Hz 手机通信讯号时,手机或PDA 之使用者绝不会希望听到扰人的噪音,将「开关切换噪声」消除电路加入声频放大器的考虑中,为重要的必备条件。
较低之工作电压
为延长电池使用时间,更要求在低至1.8 伏特的条件下仍可进行作业。
低电流消耗与高效率
使用CMOS 制程之IC,可降低电流消耗,有时需选择D 类声频放大器,目的在延长手机或个人数字处理器之工作时间。
高输出功率
在相同工作电压下具有较高的输出功率,亦即输出讯号之摆幅越接近Vcc 与GND 时,其输出功率越高。
较小的封装(Micro SMD)
手机或个人数字处理器的外观越来越小巧,使得IC 封装技术越来越重要,Micro SMD 为现今较常用到的封装技术。
输出功率的计算
单端式(Single-end )放大器如(图一)所示,其增益为:(公式一) Gain=Rf/Ri Rf:回授阻抗Ri:输入阻抗
(图一) 单端式(Single-end) 放大器
由输出功率=(VRMS)2/Rload,VRMS=Vpeak /21/2,因此单端式(Single-end )放大器输出功率=(Vpeak)2/2Rload 。桥接式(BTL)放大器如(图二)所示,由两个单端式(Single-end )放大器以相差180° 组成,故其增益为(公式二) Gain=2Rf/Ri Rf:回授阻抗Ri:输入阻抗由输出功率=(VRMS)2/Rload,桥接式VRMS=2Vpeak/21/2,因此桥接式输出功率=2(Vpeak)2/Rload=4×端式放大器输出功率。
图二) 桥接式放大器与施加于喇叭正负端之波形
输入与输出耦合电容值的选择
如图一,输入阻抗与输入耦合电容形成一高通滤波器,如欲得到较低的频率响应,则需选择较大的电容值,其关系可用以下公式表示:(公式三) fC =1/2∏(RI)(CI) fC:高通滤波截止频率RI:输入阻抗CI:输入耦合电容值,此电容用以阻隔直流电压并且将输入讯号耦合至放大器的输入端。
在行动通讯系统中,由于体积的限制,即使使用较大的输入耦合电容值,扬声器也通常无法显现出50Hz 以下的频率响应。因此,假设输入阻抗为20K 奥姆,只需之输入耦合电容值大于0.19uF 即可,在此状况下,0.22uF 是最适当选择。
对于输出耦合电容值之设定而言,同图一中,如欲得到较佳的频率响应,电容值亦需选择较大的容值,其关系可用以下公式表示:(公式四) fC =1/2∏(RL)(CO) fC:高通滤波截止频率RL:喇叭(耳机)之阻抗C输出耦合电容值
例如,当使用32 奥姆之耳机,如希望得到50Hz 的频率响应时,则需选择99uF 的输出耦合电容值,在此状况下,100uF 是最适当选择。
散热(Thermal)考虑
在设计单端式(Single-end )放大器或是桥接式(BTL)放大器时,功率消耗是主要考虑因素之一,增加输出功率至负载,其内部功率消耗亦跟着增加。
桥接式(BTL)放大器的功率消耗可用以下公式表示:(公式五) PDMAX_BTL =4(VDD)2/(2∏2RL) VDD:加于桥接式(BTL)放大器之电源电压RL:负载阻抗
![](http://m.amcfsurvey.com/webstorage/images/2014/m/wx.png)
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