本文將重點探討智慧型手機的揚聲器放大器及耳機放大器性能要求，介紹安森美半導體相應的音訊放大解決方案，以及整合了身歷聲耳機放大器、D類揚聲器放大器及I2C控制的新的音訊子系統方案——音訊管理積體電路(AMIC)。

揚聲器放大器性能要求及解決方案
對於智慧型手機而言，期望的揚聲器放大器應當提供低電磁干擾(EMI)，避免與智慧型手機中的其它射頻(RF)電路產生干擾。就用戶的實際應用而言，用戶有時候會想要在公共場合以免持聽筒通話，有時候會想要帶音訊播放的視頻觀看。這就要求揚聲器放大器提供具有高識別度的輸出音量，同時提供低失真。此外，低雜訊也是所期望的揚聲器放大器提供的重要特性。具體而言，這就要求揚聲器放大器具有高電源抑制比(PSRR)，從而抑制GSM訊號傳輸期間電池電壓波動產生的時分多址(TDMA)雜訊；亦要求導通及關閉期間無爆破音(pop)和滴答音(click)雜訊。

要滿足智慧型手機揚聲器放大器的這些期望性能要求，D類放大器是極佳選擇。如D類放大器提供極低EMI，避免與其它RF電路產生干擾。實際上，D類放大器將輸入的類比音訊訊號轉換為脈波寬度調變(PWM)的脈波訊號，再以此脈波訊號控制開關元件來導通/關閉音訊功率放大器。對於智慧型手機應用而言，要降低音訊輸出段的EMI，重要的是減少較高頻率的頻譜部分。傳統PWM技術沒有特定方式來解決。但要做到這一點，可以採用兩種技術，一是PWM擴頻調變(開關頻率變化)，一是帶斜坡控制的PWM(延緩上升/下降時間)。相比較而言，斜坡控制技術比擴頻調變技術在減少較高頻率的頻譜方面更為有效，更有利於降低EMI。

安森美半導體的NCP2824 是一款2.8 W單聲道D類放大器，採用斜坡控制技術來提供低EMI。此外，NCP2824藉單線(Single-Wire)介面提供可即時配置的自動增益控制(AGC)功能。其自動增益控制功能包含兩種模式，分別是不削波(non-clipping)和功率限制器模式。對於揚聲器放大器而言，在智慧型手機的電池電壓很低條件下會出現削波，導致輸出擺幅減小及飽和。NCP2824的自動增益控制「不削波」功能可以維持低失真，可以選擇最大總漣波失真(THD)閾值。另一方面，在高輸出功率條件下會出現過高輸出功率，致使輸出擺幅減小及飽和。功率限制器功能限制放大器的輸出功率(可選擇最大輸出電壓閾值)，保護揚聲器免受過高音量導致的損傷。

除了具有低EMI和低失真，NCP2824在音訊放大器的其它關鍵性能指標上也表現極佳。例如，此元件具有達95 dB的優異訊號雜訊比(SNR)性能，提供極佳的音訊表現。此外，NCP2824也具有極佳的電源抑制比(PSSR)，217 Hz頻率時PSSR為-72 dB。NCP2824還提供高達92%的能效，有助於延長可攜式裝置電池使用時間。此元件採用2.5 V至5.5 V電壓工作，支援全差動輸入(從而消除輸入耦合電容)，僅須使用1顆外部電容。此元件還提供短路保護電路，用於智慧型手機及移動互聯網設備(MID)、導航設備、便攜遊戲機及可擕式媒體播放機等應用。

耳機放大器性能要求及解決方案
智慧型手機用戶期望通過耳機欣賞具有高保真(Hi-Fi)品質的音樂播放，這就要求耳機放大器具有低失真之功能。由於耳機接近人耳，直接影響用戶的聽覺經驗，故耳機放大器須無可聽雜訊，此特性對於耳機放大器的重要性比對於揚聲器放大器的重要性更高。此外，耳機放大器也要求具有高能效，幫助延長音樂播放時間。

為了滿足消費者對耳機音訊品質更高的要求，智慧型手機等便攜消費類設備需要高品質的身歷聲耳機放大器。而設計人員在設計身歷聲耳機放大器輸出段時，需要從電容耦合及真實接地(true ground)等不同選擇中選出更適合的方案。電容耦合方案的能效高，因為電源僅為正輸出訊號供電；但這種方案要使用大耦合電容(會產生尺寸及成本問題)，而且低頻時聲音品質較差。相比較而言，真實接地方案無須使用耦合電容，具有良好的低頻回應性能，且耳機真實接地配合使用常規轉換器，但真實接地結構的能效不高。總的來看，真實接地方案提供更低失真及更小方案尺寸，重點是要提高能效，幫助延長音訊播放時間。

對於耳機放大器而言，為了提供舒適的聽力水準，靜態功率(即靜態電流)就是其總體功耗的主要構成部分。因此，將靜態電流降至最低對於提高耳機放大器的能效至關重要。NCP2815是安森美半導體推出的一款超低靜態電流(Iq)身歷聲耳機放大器，提供1.8 mA的超低靜態電流，幫助延長音訊播放時間。

此元件還提供高阻抗(High Z)輸出模式，支援音訊插孔的音訊輸入/輸出。NCP2815支持共模感測，能夠消除接地環路雜訊。此元件支援1.6 V至3.6 V的寬電源電壓，採用1.8 V電壓供電、負載為16 Ω條件下的功耗僅為20 mW，總諧波失真加雜訊(THD + N)小於0.01%。NCP2815提供-100 dB的高電源抑制比，提供固定內部增益(-1.5 V/V)或外部可調節增益，還提供爆破音(pop)和滴答音(click)雜訊消除電路。1.2 mm x 1.6 mm的CSP封裝使NCP2815成為市場上同類元件尺寸最小的產品。

音訊子系統方案——高整合度的音訊管理積體電路
安森美半導體身為應用於高能效電子產品的首要高性能矽方案供應商，不僅推出上述獨立的高性能揚聲器放大器及身歷聲耳機放大器，也推出整合了身歷聲耳機放大器、揚聲器放大器及I2C控制的音訊子系統方案——音訊管理積體電路(AMIC)，在揚聲器及耳機輸出的2路音訊輸入源之間提供彈性的佈線及多工(muxing)，如NCP2704及NCP2705等。

供稿：安森美半導體

- 新聞稿有效日期，至2011/10/29為止

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