用于移动设备的音频放大器的选择

　　最近在智能手机和片剂的使用在消费性电子产品的快速增长带动了远高于前几代的音频性能标准的要求。本文旨在研究在移动电话和便携式音频系统的几个方面改善音频 - 其中许多使用一个处理器集成了模拟音频输出。

　　用户每次拿起自己的手机或在他们的耳机插头一个特殊的聆听体验消费需求日益呈现出音频建筑师克服的技术和制度层面的挑战。它开始研究一系列的问题，可以降低系统的音频性能，的设计者提出了一些挑战。由于这些挑战，将讨论一系列可能的解决方案。

　　让我们来看看两个常见的用例，从最终用户的聆听体验：通过耳机听录音，通过扬声器聆听音频。现在的消费者的需求水晶清晰的语音通话，在嘈杂的环境中;高保真音频播放收看移动视频内容的质量;作为会议电话使用免提模式的设备的能力;，当然，特殊的数字音频播放时间播放。

　　尽管这些要求，播放时间仍然是往往过于短暂使用所有类型的内容时，耳机和扬声器，并使用免提模式扬声器时，扬声器的响应是不合标准的。还有的不懈追求，以尽量减少PCB的高度和面积，降低硬件材料清单，并缩短软件开发时间，以满足圆滑，低调的小玩意可以打到尽可能快尽可能市场，也使制造商的要求利润。

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　　耳机放大器并不总是地面引用，也就是说需要收取的基准电平(VMID)上电，电源和放电到地面下(1)去耦电容。这可能会导致发声持久性有机污染物，也减少了由于耳机负载阻抗(在下面的情况下50HZ)形成了一个高通滤波器的电容的低音响应 。AC耦合 ??电容的额外费用，是要避免的，如果可能的话。

　　

　　图1 - VMID引用的耳机放大器输出

　　的长时间听耳机，无疑将电池电量的消耗，面临的挑战是减少耳机放大器的有功电量，尽可能延长电池的使用寿命。地为参考的输出使用一个高效的G类耳机放大器，将不仅可以延长电池的使用寿命，而且删除的交流耦合电容(2)的需要，提高耳机的低音响应，并减少麻烦power-on/off持久性有机污染物和点击次数。耳机输出直流偏移去除，可以通过使用一个直流伺服电路，测量输出直流偏移和自动零直流电压在器件初始化(实现分1mV的)等。

　　

　　图2 - 接地参考耳机输出

　　G类耳机放大器也将延长电池寿命比传统的单电源供电，AB类耳机放大器往往高度集成的SoC发现，由于自适应电压轨开关和开关频率的电荷泵(3，4)耳机播放。降压转换器为基础的设计，为了保持向下的外部元件的大小超过一个基于电荷泵的功率耳机放大器的青睐。降压转换器需要一个4.7μH的地区，往往有一个更大的PCB比一个基于电荷泵的计划所需的3个2.2μF的电容器的足迹电感。

　　

　　图3 - 充电耳机放大器供电的泵结构

　　

　　图4 - 自适应电源和电荷泵开关耳机供应计划

　　如上图所示的G类和开关频率阈值的影响可以说明在WM9090的静态电流消耗。图5是一个横扫整个PGA的增益为耳机播放路径的静态电流 - 在这种情况下，差分输入IN1 + / - 立体声耳机。情节包括竞争对手采用类似的电荷泵架构的设备相当于的路径，但没有采用欧胜的G类或时钟分频技术。明确界定每个阈值是由一个“台阶”在当前消费减少，WM9090的性能比竞争对手设备低得多。

　　

　　图5 - 欧胜G类和非G类竞争对手比较的功耗

　　扬声器

　　集成的扬声器放大器的应用处理器通常妥协扬声器的性能。这意味着连接到电池供电轨时，全功率输出的扬声器的额定功率不能达到，因此限制了最大输出声压水平，尤其是当原料输出功率超过音频质量的首选。

　　最大化扬声器失真的能力，是首选的最大音量时，需要慎重考虑，特别是防止被过度和损坏扬声器。发声系统噪音的文物，如TDMA噪声，可以耦合到信号路径中，在听耳机和扬声器(6)时发声嘶声。这可以归因于几个因素，包括差耳机放大器的接地和电源抑制差。

　　

　　图6 - 电源噪声和输出功率的电源抑制来源

　　在此之上，为追求更小，更薄的产品的PCB空间非常宝贵。保留外部元件到最低限度，不仅最大限度地减少了BOM成本，但节省了PCB面积。模拟音频互连往往需要被动的去耦网络，并聘请减少EMI的技术，如磁珠，。此外，维护系统的信号完整性，同时高频扬声器信号路由与快速开关，整个PCB，并通过灵活的连接器的电流，是困难的，可以减少由于寄生阻抗的效率。

　　使用一个专用的高性能D类扬声器放大器，使最佳的声学输出功率改进，最大限度地减少嘶声，使用户发出声音响亮发言者。要做到这一点不用担心损坏扬声器，采用了自动增益控制和限制技术的门槛范围，如WM9090音频子系统发现。

　　这方面的例子包括有能力方案净空水平最高的信号放大器的限制失真，以及相应的功率限制器水平，设置一个最大的电力输出功率(7)。最近，先进的低功率动态范围压缩的到来已经看到了宁静的信号，人为地提高到一个较高的整体功率水平(作为一个响亮的产出水平明显)。

　　一个专用的D类扬声器放大器通常是在一个小包装，使位于非常接近的扬声器，有效减少超过高频扬声器信号需要旅行的距离，最大限度地减少电磁干扰的风险。移动到一个噪声免疫的数字互连的扬声器放大器，可位于接近扬声器模块，无需任何外部被动元件，扬声器放大器欧胜的下一代将进一步解决这个问题。

　　

　　图7 - 电源限制和可编程净空

　　附件

　　可容纳的范围不断扩大，可以连接到耳机插座配件，有无数的挑战，包括插孔检测，阻抗传感，多按钮检测，并重新配置系统的音频信号路径。这会占用宝贵的处理器GPIO引脚和复杂的软件开发。

　　最近，一些先进的专用音频芯片集成的能力，能够智能检测连接到耳机插孔的附件类型，并能无缝操作的信号路径的配置，如不断变化的收益及相关用品和偏见，自动切换到新使用的情况下，有效地从应用处理器卸载这个任务。负载阻抗，耳机和开关/按钮检测是Wolfson的WM5100音频芯片，所有功能，并且将在未来的产品功能。

　　系统级

　　连接系统IC连接在一起，其中有一个模拟输出信号的格式和振幅的范围，并有效地加以搅拌不加入噪声和直流偏移，用例和音频效果，以适应范围，可能会出现问题可以添加更复杂的设备，如专用DAC和编解码器。一个专用的音频转换器通常会改善系统的音频性能，但是这并不总是可能原因，即BOM成本，可用性处理器上的专用数字音频接口，并配置这样一个额外的软件的复杂性产品。如果预算和项目范围所允许的，这是推荐的方法。

　　另外，使用一个专用的音频放大器，它具有专用可编程增益放大器和混频器，每输入多个模拟输入，允许系统设计人员仔细地为每个输出阶段最终放大前播放路径条件的各种音频流。

　　

　　图8 - 全功能音频输入阶段

　　其中一个最简单的方法来解决这些问题大部分是欧胜的音频系列产品，从音频芯片，集线器和音频放大器，使用范围 。