便攜式電子設備中的立體聲
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
目前，3G手機或便攜式多媒體播放器等便攜式設備可輕易地通過(guò)數字處理提供音頻3D效果。有了這種設備，可嵌入立體聲耳機收聽(tīng)功能，這樣左右信號可從DAC或調頻(FM)收音機中獲得。雖然耳機功率在32Ω負載上約為10mW，主喇叭可簡(jiǎn)易地用于產(chǎn)生并為8Ω負載輸出最高達1W的功率。由于需要提供立體聲解決方案，而非傳統的單聲道系統，在這些功率水平上很難提供高效率的凈化音頻信號。
AB類(lèi)解決方案提供極低的THD+N，但最佳效率僅為65%左右。圖1為此解決方案的原理簡(jiǎn)圖。
已知電源、負載和輸出功率，可使用以下公式計算每個(gè)放大器的耗散功率：
舉例說(shuō)，若我們采用手機中使用的典型值Rl=8Ω和Vp=3.6V（典型鋰離子電池電壓），耗散功率和效率曲線(xiàn)與輸出功率的關(guān)系如圖3和圖4所示。
輸出功率范圍的最佳效率低于65%時(shí)，如果產(chǎn)品要長(cháng)時(shí)間地播放音樂(lè )或進(jìn)行具有音頻功放的游戲，電池壽命將大大縮短。此外，如圖5所示，相同條件下的結溫也將明顯升高。此曲線(xiàn)基于110℃/W時(shí)結與空氣間的熱阻，為9引腳倒裝片封裝的典型值。
采用兩個(gè)8Ω喇叭的多媒體應用時(shí)，平均輸出功率為幾百毫瓦，如曲線(xiàn)所示，結溫比環(huán)境溫度高35℃。
除采用NCP2890、NCP4894或NCP4896等AB類(lèi)音頻產(chǎn)品系列外，安森美半導體全新的D類(lèi)無(wú)濾波器產(chǎn)品系列，在提供原有優(yōu)異音頻性能的同時(shí)，也大大提高了效率。
NCP2820是首款THD+N低于0.1％的單聲道無(wú)濾波器D類(lèi)放大器，電源供應抑制比率(PSRR)為-65dB，在4ΩBTL負載能提供2.65W。圖6為采用兩個(gè)NCP2802的立體聲系統原理簡(jiǎn)圖。由于放大器輸出與喇叭間的無(wú)濾波器連接，采用此D類(lèi)解決方案不會(huì )增加外部元件成本。
效率是D類(lèi)放大的主要優(yōu)勢，如圖3所示，NCP2820效率同類(lèi)中最高，可達90％。從50mW到600mW覆蓋了92%的工作范圍，NCP2820的效率高達80%以上，但在相同的輸出功率中，AB類(lèi)只可有20%線(xiàn)性增大到70%。圖2顯示了同一個(gè)工作狀態(tài)中輸出段的等效電路。開(kāi)關(guān)損耗與傳導損耗相比可忽略不計。Rp為金屬互連線(xiàn)、引線(xiàn)框和PCB導線(xiàn)的總寄生電阻。Ron為PMOS和NMOS的電阻。
Pd = ( 2Ron + Rp )
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