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探討聲頻系統(tǒng)在手機(jī)與PDA 中的應(yīng)用設(shè)計

作者: 時間:2012-04-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  本篇文章即是要探討 之應(yīng)用與設(shè)計,讓系統(tǒng)與研發(fā)人員設(shè)計出適合消費(fèi)者的產(chǎn)品。

  無線可攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用之考慮因素

  以下列出在選擇聲頻功率放大器時必須考慮到的主要因素。

  較高的電源電壓抑制(Power Supply Rejection Ration;PSRR)

  聲頻功率放大器必須具有較高的PSRR,可以避免受到電源與布線噪聲的干擾。

  快速的開關(guān)機(jī)(Fast turn on off)

  擁有較長的待機(jī)時間,為 之基本訴求,AB 類聲頻放大器的效率約為50 至60 %,D 類聲頻放大器的效率可達(dá)85 至90%,不管使用何種聲頻放大器,為了節(jié)省功率消耗,在不需要用到聲頻放大器時,均需進(jìn)入待機(jī)狀態(tài),然而當(dāng)一有聲音出現(xiàn)時,聲頻放大器必須馬上進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)。

  無「開關(guān)切換噪聲」(Click Pop)聲

  「開關(guān)切換噪聲」聲常出現(xiàn)于聲頻放大器進(jìn)入開關(guān)機(jī)時,或是由待機(jī)回復(fù)至正常狀態(tài),甚至是217Hz 通信訊號時,手機(jī)或 之使用者絕不會希望聽到擾人的噪音,將「開關(guān)切換噪聲」消除電路加入聲頻放大器的考慮中,為重要的必備條件。

  較低之工作電壓

  為延長電池使用時間,更要求在低至1.8 伏特的條件下仍可進(jìn)行作業(yè)。

  低電流消耗與高效率

  使用CMOS 制程之IC,可降低電流消耗,有時需選擇D 類聲頻放大器,目的在延長手機(jī)或個人數(shù)字處理器之工作時間。

  高輸出功率

  在相同工作電壓下具有較高的輸出功率,亦即輸出訊號之?dāng)[幅越接近Vcc 與GND 時,其輸出功率越高。

  較小的封裝(Micro SMD)

  手機(jī)或個人數(shù)字處理器的外觀越來越小巧,使得IC 封裝技術(shù)越來越重要,Micro SMD 為現(xiàn)今較常用到的封裝技術(shù)。

  輸出功率的計算

  單端式(Single-end )放大器如(圖一)所示,其增益為:(公式一) Gain=Rf/Ri Rf:回授阻抗Ri:輸入阻抗

  

(圖一) 單端式(Single-end) 放大器

  由輸出功率=(VRMS)2/Rload,VRMS=Vpeak /21/2,因此單端式(Single-end )放大器輸出功率=(Vpeak)2/2Rload 。橋接式(BTL)放大器如(圖二)所示,由兩個單端式(Single-end )放大器以相差180° 組成,故其增益為(公式二) Gain=2Rf/Ri Rf:回授阻抗Ri:輸入阻抗由輸出功率=(VRMS)2/Rload,橋接式VRMS=2Vpeak/21/2,因此橋接式輸出功率=2(Vpeak)2/Rload=4×端式放大器輸出功率。

  

圖二) 橋接式放大器與施加于喇叭正負(fù)端之波形

  輸入與輸出耦合電容值的選擇
  如圖一,輸入阻抗與輸入耦合電容形成一高通濾波器,如欲得到較低的頻率響應(yīng),則需選擇較大的電容值,其關(guān)系可用以下公式表示:(公式三) fC =1/2∏(RI)(CI) fC:高通濾波截止頻率RI:輸入阻抗CI:輸入耦合電容值,此電容用以阻隔直流電壓并且將輸入訊號耦合至放大器的輸入端。

  在行動通訊系統(tǒng)中,由于體積的限制,即使使用較大的輸入耦合電容值,揚(yáng)聲器也通常無法顯現(xiàn)出50Hz 以下的頻率響應(yīng)。因此,假設(shè)輸入阻抗為20K 奧姆,只需之輸入耦合電容值大于0.19uF 即可,在此狀況下,0.22uF 是最適當(dāng)選擇。

  對于輸出耦合電容值之設(shè)定而言,同圖一中,如欲得到較佳的頻率響應(yīng),電容值亦需選擇較大的容值,其關(guān)系可用以下公式表示:(公式四) fC =1/2∏(RL)(CO) fC:高通濾波截止頻率RL:喇叭(耳機(jī))之阻抗C輸出耦合電容值

  例如,當(dāng)使用32 奧姆之耳機(jī),如希望得到50Hz 的頻率響應(yīng)時,則需選擇99uF 的輸出耦合電容值,在此狀況下,100uF 是最適當(dāng)選擇。

  散熱(Thermal)考慮

  在設(shè)計單端式(Single-end )放大器或是橋接式(BTL)放大器時,功率消耗是主要考慮因素之一,增加輸出功率至負(fù)載,其內(nèi)部功率消耗亦跟著增加。

  橋接式(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:加于橋接式(BTL)放大器之電源電壓RL:負(fù)載阻抗


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