如何正確理解音頻元件數據手冊中的功耗數據

這意味著(zhù)系統功耗對設計師來(lái)說(shuō)一個(gè)至關(guān)重要的設計指標，他們將需要花費很多時(shí)間去仔細研究不同芯片供應商提供的產(chǎn)品數據手冊。這個(gè)任務(wù)的工作量很大，因為數據手冊中存在有很多影響功耗的變量，而且在很多情況下，制造商不會(huì )提供產(chǎn)品之間的相似比較。事實(shí)上，音頻輸入和輸出子系統的設計特別棘手，因為它們包含了模擬和數字電路，而且一般采用多個(gè)獨立的電源。

容易曲解的數據

對音頻子系統電路進(jìn)行更深入分析有助于理解音頻IC制造商數據手冊中的功耗數據的真實(shí)含義。圖1給出了便攜式系統音頻輸出部分涉及的主要功能模塊。通常，這條信號鏈上的最后幾個(gè)模塊(數字信號增強、數模轉換、模擬混音和放大電路）是集成在單個(gè)器件中，即“音頻DAC”。數據手冊會(huì )提供“DAC功耗”或“DAC供電電流”數據，確定這個(gè)數據是否包括放大器和其它與DAC相關(guān)的子電路的功率需求非常重要。如果沒(méi)有包含，則需要單獨計算。

同樣，數據手冊中的“耳機回放”功耗通常不包括片上增強電路，如限幅、3D信號增強和均衡電路。供應商提供的功耗數據通常都不包括這些電路，以使他們的器件看上去比競爭對手有更好的性能。一些制造商甚至在定義回放功耗時(shí)不包括數字音頻接口，這與實(shí)際使用情況大相徑庭，因為接口必須上電才能接收音頻數據用于回放。

系統架構變化事實(shí)進(jìn)一步增加了設計復雜性。例如，音量控制可以通過(guò)音頻芯片數字部分CPU上的軟件，或者音頻芯片上的模擬可編程增益放大器來(lái)實(shí)現。根據經(jīng)驗，一個(gè)好的做法是明確設計系統的相關(guān)功能、確定由哪個(gè)物理器件負責該功能，并正確計算每個(gè)功能的功耗。

圖1：音頻回放的功能模塊框圖以及影響每個(gè)模塊功耗的因素。

真實(shí)世界的負載和信號特性

數據手冊中還有其它一些數據經(jīng)常與實(shí)際情況不符。例如，回放時(shí)揚聲器和耳機的功耗占整個(gè)系統功耗的很大一部分，但這些數據通常不包含在數據手冊中。更常見(jiàn)的是，數據手冊提供的是“靜音”狀態(tài)下的功耗數據，這種狀態(tài)在數字域中用一長(cháng)串零來(lái)表示。在這種狀態(tài)下，負載上的電壓為零，且沒(méi)有任何負載電流。此外，靜音狀態(tài)下音頻IC本身的功耗很少，這進(jìn)一步降低了對外宣稱(chēng)的功耗，有時(shí)功耗甚至是在沒(méi)有連接負載的情況下來(lái)測量的。

為得到有意義的數據，系統必須連接負載。在消費電子領(lǐng)域，小型揚聲器的阻抗一般為8歐姆，耳機的阻抗為16歐姆或32歐姆。此外，實(shí)際的測試信號還必須得到充分驅動(dòng)，以便通過(guò)電路中的所有相關(guān)元件到達負載。