DAC功耗數(shù)據(jù)計(jì)算 功耗數(shù)字概括

不過，這些信號幅度的極端部分在很大程度上是不相關(guān)的，因?yàn)闆Q定電池壽命的戰(zhàn)役主要在信號幅度的中部打響，現(xiàn)實(shí)世界中的放大器主要在這里花費(fèi)大多數(shù)時間。D類放大器正是在這里贏得了業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)可，因?yàn)樗墓β兽D(zhuǎn)換效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于線性放大器。

數(shù)字電路又如何?

放大器并不是靜態(tài)功耗低于工作功耗的唯一電路，其它模擬電路(如混音器和增益可編程放大器)和數(shù)字CMOS電路也是這樣。對CMOS電路來說，功耗在很大程度上是1和0狀態(tài)位轉(zhuǎn)換頻率的函數(shù)，因此一個僅由0狀態(tài)位(即靜態(tài))構(gòu)成的信號只需要極低的電源電流。為了得到有意義的數(shù)據(jù)，所有的器件應(yīng)該處理一個真實(shí)的非零信號。

另一個要考慮的因素是數(shù)字音頻信號的采樣速率。大部分?jǐn)?shù)字和混合信號電路每樣本轉(zhuǎn)換一次，因此它們的平均功耗直接與每秒樣本數(shù)成正比。當(dāng)比較音頻DAC或ADC時，應(yīng)該注意手冊上標(biāo)明的電源電流是不是采用相同的采樣速率作為基準(zhǔn)。

如果順著信號鏈再往上看，源音頻文件(如一個MP3文件的位速率)的編碼質(zhì)量可以影響解碼器的功耗。位速率和緩沖器大小決定了從存儲介質(zhì)中恢復(fù)數(shù)據(jù)的頻繁程度。這在基于硬盤的系統(tǒng)中尤其重要，因?yàn)槊恳淮未疟P讀取都會導(dǎo)致一個很大的尖峰電池電流。

很多音頻IC(如DAC或ADC)可以配置成主或從器件。在主模式，音頻IC驅(qū)動數(shù)字音頻接口，因此比從模式需要更多的電流，毫不奇怪，它們在手冊上標(biāo)明的功耗通常都是在從模式下測得的。那么，這是否意味著從模式總是更受歡迎呢?當(dāng)然不是。畢竟，如果該音頻IC沒有驅(qū)動接口，那么另一端的對應(yīng)器件就必須做這一工作，因此功耗僅僅只是從系統(tǒng)的這一端移到了另一端，并沒有消除掉。

當(dāng)手冊上標(biāo)明是主模式下的功耗時，必須注意負(fù)載電容，因?yàn)樗鼪Q定到底需要多少額外電流。如果手冊上的數(shù)字假定是在“最糟糕”的大負(fù)載電容下測得的，現(xiàn)實(shí)情況就可能比手冊上的規(guī)格好很多?？蓪?shí)際情況正好相反，IC供應(yīng)商可能通過采用不切實(shí)際的低負(fù)載電容人為地操弄這些功耗數(shù)字。

一些音頻器件有特殊的時鐘模式，它可消除對非常耗電的低抖動PLL的需要，但這一模式只能在主模式下使用。例如，許多歐勝

音頻DAC和CODEC都具有一個“USB模式”，在該模式下音頻時鐘可直接從一個12MHz USB時鐘中生成。在這一情況下，集成時鐘節(jié)省的功率通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在音頻IC中消耗的功率。

電源

除了最簡單的音頻IC，所有的音頻IC都使用一個以上電源軌。一個典型的電路包括至少一個模擬電源、一個針對音頻和控制接口的數(shù)字I/O電源、以及一個獨(dú)立的數(shù)字核心電源。IC的總功耗是每個電源軌上消耗的功率的總和。

節(jié)省功率的一個最明顯辦法是針對每個電源使用盡可能低的電壓。對數(shù)字I/O電壓來說，下限可能由音頻IC必須連接的其它系統(tǒng)元器件決定。另一方面，數(shù)字核心電壓可以使用通常在數(shù)據(jù)手冊中“推薦工作條件”下列明的下限電壓。

一些數(shù)據(jù)手冊包含在給定工作模式下電源電流與電壓的關(guān)系曲線圖。如果數(shù)據(jù)手冊上沒有這種圖，你也可以進(jìn)行一些合理的邏輯推測。對CMOS IC這種數(shù)字邏輯來說，電流與施加的電壓成正比關(guān)系。這意味著降低電壓可得到雙倍好處，亦即電源電壓降低一半可導(dǎo)致這一電源電壓軌的功耗實(shí)際降低四分之三。

對模擬電路來說，事情會變得更復(fù)雜一些，因?yàn)槟M電路經(jīng)常含有恒流源。在將模擬電源電壓減半以后，該IC的模擬部分消耗的功率(不包括任何負(fù)載)通常在原消耗功率的四分之一到一半之間。

更清楚地理解手冊上的功耗數(shù)據(jù)

為了對不同的音頻IC消耗的功率做一個真實(shí)的和有意義的比較，不同音頻IC之間的測試條件必須是實(shí)際的和一致的，這包括提供給負(fù)載的功率、信號的本質(zhì)(如粉紅噪聲)、采樣速率和電源電壓。

此外，功能必須反映期望的實(shí)際應(yīng)用情形，IC上所有需要的功能必須全部使能，任何不需要的功能必須盡可能地關(guān)閉。待比較的音頻IC的數(shù)字接口應(yīng)當(dāng)全部工作在主模式，或全部工作在從模式，負(fù)載電容在每種情況下也應(yīng)當(dāng)是相同的。每個IC的主時鐘也應(yīng)該是相同的，如果某個PLL的時鐘源也需要來自該音頻時鐘，它的功耗也應(yīng)當(dāng)計(jì)算在內(nèi)。

當(dāng)然，在現(xiàn)實(shí)生活中，不同的供應(yīng)商傾向于為他們的音頻IC采用不同的測試條件。不過，如果了解哪些因素對功耗的影響最大，那么系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師就能夠快速找出一些關(guān)鍵指標(biāo)，以及根據(jù)他們自己的實(shí)際應(yīng)用情況從供應(yīng)商的測試條件中推斷出一些重要數(shù)據(jù)來。這就使得他們能夠?qū)C功耗進(jìn)行一個深入的觀察，而這與經(jīng)?？稍跀?shù)據(jù)手冊前幾頁上找到的“標(biāo)題”規(guī)格相比要有意義得多。