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时间:2020-09-05
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1、音频功率放大器在便携式产品中的考虑因素1)较高的PSRR必须具有较高的Powersupplyrejectionratio(PSRR),可以避免受到电源与布线噪声的干扰。2)快速的开关机(Fastturnon&off)拥有长时间的待机时间,是手机或个人数字助理的基本要求,AB类音频放大器的效率约为50%至60%,D类音频放大器的效率可达85%至90%。不管使用何种音频放大器,为了节省功率消耗,在不需要用到音频放大器时,均需进入待机状态。然而当一有声音出现时,音频放大器必须马上进入开机状态。3)无“开关/切换噪音”(Click&Pop)开关/切
2、换噪音”常出现于音频放大器进入开关机时,或是由待机回复至正常状态,或是217Hz手机通信信号时。手机或个人数字助理的使用者绝不会希望听到扰人的噪音,将“Click&Pop”消除电路加入音频放大器中,是必备条件。4)较低的工作电压为增长电池使用时间,常需低至1.8V,仍可工作。5)低电流消耗与高效率使用CMOS工艺的IC,可降低电流消耗。有时需选择D类音频放大器,目的是延长手机或个人数字助理的工作时间。6)高输出功率在相同工作电压下具有较高的输出功率,即输出信号的摆幅越接近Vcc与GND时,其输出功率越高。7)较小的封装(uSMD)手机或个人
3、数字助理的外观越来越小巧,使得IC封装技术越来越重要,uSMD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1所示,其增益为:Gain=Rf/RiRf:反馈电阻,Ri:输入电阻由输出功率=(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2所示,由两个单端式(Single-end)放大器以相差180组成,故其增益为:Gain=2Rf/RiRf:反馈电阻,Ri:输入电阻由输出功率=(VRMS)2/
4、Rload,桥接式VRMS=2Vpeak/21/2 图1单端式(Single-end)放大器因此:桥接式输出功率=2(Vpeak)2/Rload=4单端式放大器输出功率 图2桥接式放大器与作用于喇叭正负端的波形输入与输出耦合电容值的选择如图1,输入电阻与输入耦合电容形成一个高通滤波器,如欲得到较低的频率响应,则需选择较大的电容值,关系可用以下公示表示。fC=1/2(RI)(CI)fC:高通滤波截止频率,RI:输入电
5、阻CI:输入耦合电容值,此电容用来阻隔直流电压并且将输入信号耦合至放大器的输入端。在移动通信系统中,由于体积的限制,即使使用较大的输入耦合电容值,扬声器通常也无法显示出50Hz以下的频率响应。因此,假设输入电阻为20K,只需输入耦合电容值大于0.19F即可。在此状况下,0.22F是最适当选择。就输出耦合电容值的设定而言,同图1中,如欲得到较佳的频率响应,电容值亦需选择较大的容值,关系可用以下公式表示:fC=1/2(RL)(CO)fC:高通滤波截止频率,RL:喇叭(耳机)的电阻,CO:输出耦合电容值例如,当使用32的耳机,如希望得到50Hz的
6、频率响应时,则需选择99F的输出耦合电容值。在此状况下,100F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,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:PDMAX_BTL=4(VDD)2/(22RL)VDD:加于桥接式(BTL)放大器的电源电压,RL:负载电阻例如,当VDD=5V,RL=8时,桥接式放大器的功率消耗为634mW。如负载电阻改成32时,其内部功率消耗降低至158mW。而单端式(Sin
7、gle-end)放大器的功率消耗可用以下公式表示:PDMAX_SE=(VDD)2/(22RL)VDD:加于单端式(Single-end)放大器的电源电压,RL:负载电阻,亦即单端式放大器的功率消耗仅为桥接式放大器的四分之一。所有的功率消耗加起来除以IC的热阻(JA)即是温升。布线(Layout)考虑设计人员在布线上,有一些基本方针必须加以遵守,例如1)所有信号线尽可能单点接地。2)为避免两信号互相干扰,应避免平行走线,而以90跨过方式布线。3)数字电源,接地应和模拟电源分开。4)高速数字信号走线应远离模拟信号走线,也不可置于模拟元件下方。3
8、D增强立体声的应用大部分人认为,“3D音效”既不是单声道,也不是双声道,它是一种音频的处理技术,使聆听者在非实际的环境下,感觉到发出声音的地点,这就必须非常讲究扬声器(喇叭)的放
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