正確計算DAC功耗數據
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音頻輸入和輸出子系統尤其困難，因為它們同時(shí)包含模擬和數字電路，而且通常需要幾個(gè)不同的電源電壓。其結果是，制造商針對這些器件提供的數據常常與實(shí)際使用案例不相關(guān)，在有些情況下甚至完全起誤導作用。不過(guò)，熟悉相關(guān)電路的基本知識、深入理解歐姆定律和拒絕相信制造商的面值數據，可以幫助設計工程師看穿這一令人糊涂的迷霧。
每個(gè)功耗數字到底包括了什么？
它可能看起來(lái)很明顯，但理解每一個(gè)功耗數字包括了什么電路是計算系統總體功耗的關(guān)鍵。不過(guò)，如果僅憑一本數據手冊來(lái)進(jìn)行這項工作，那么常常是說(shuō)比做容易?，F在讓我們思考一個(gè)便攜式系統的音頻輸出。圖1顯示了所有主要的功能塊。鏈上最后的幾塊（如數字信號增強、DAC、模擬混音和放大）通常集成在一個(gè)器件中，泛稱(chēng)為“音頻DAC”。
不過(guò)，當這類(lèi)器件的數據手冊列明“DAC功耗”或“DAC電源電流”時(shí)，它絕對僅指的是DAC本身，不會(huì )包括放大器和其它電路。那么如果說(shuō)“回放到耳機”又如何呢？那會(huì )包括片上信號增強功能（如限幅、3D信號增強或均衡）嗎？很有可能不會(huì )，因為硅供應商很少有勇氣使他們的器件在與競爭對手比較時(shí)看起來(lái)更差。有些硅供應商甚至詳細說(shuō)明DAC電源電流不包括數字音頻接口。很明顯，這與任何實(shí)際的使用案例沒(méi)有任何類(lèi)似之處，因為接口必須上電才能接收用于回放的音頻數據。
讓事情變得進(jìn)一步復雜的是，這些器件的系統架構也是不同的。例如，音量控制既可以用軟件在CPU上實(shí)現，也可以在音頻芯片的數字部分實(shí)現，或采用音頻芯片中的模擬增益可編程放大器實(shí)現。一個(gè)有益的明智的檢查是確定需要什么樣的功能，檢查這些音頻功能在哪個(gè)物理器件中實(shí)現，以及確保每個(gè)功能的功耗都已計算在內。
揚聲器和耳機的功耗通常占據總體功耗的一大塊。由于這一功率實(shí)際上并不是在IC中消耗，因此它幾乎從不包含在IC數據手冊中。幸運的是，它可以很容易地從P = V2RMS / Z公式中計算出來(lái)，這里VRMS是整個(gè)揚聲器的RMS電壓，Z是其阻抗（如是立體聲揚聲器，別忘記把這一數字乘以2?。?。困難的地方是選擇一個(gè)實(shí)際的VRMS。盡管最大的VRMS可以輕易地從放大器輸出的擺幅中計算出來(lái)，但在現實(shí)中VRMS取決于終端用戶(hù)的音量設置。即便在最大音量情況下，同一段音樂(lè )的高音和低音通道上的VRMS也是不同的，因此假定一個(gè)滿(mǎn)刻度信號幾乎是不可能的。
為了在不同的音頻器件之間進(jìn)行一個(gè)有意義的比較，就需要一個(gè)共同的基準。例如，日本JEITA CP-2905B標準規定，帶耳機輸出的系統的電池壽命應當在16Ω負載上驅動(dòng)0.2mW (每通道0.1mW)時(shí)進(jìn)行測量。
該信號是什么？
驅動(dòng)揚聲器和耳機的放大器是另一個(gè)特別耗電的器件。目前業(yè)界的常見(jiàn)做法是列明它們的靜態(tài)功耗，也即絕對安靜地播放（在數字域的表示是一串零）。不過(guò)，只要有一個(gè)實(shí)際的信號通過(guò)該系統，放大器（以及負載）上的功耗就會(huì )增加。
無(wú)疑，放大器電源電流應該可以用一個(gè)非零信號來(lái)表達，但應該用一個(gè)什么樣的信號呢？一些標準（如JEITA CP-2905B）經(jīng)常使用一個(gè)1kHz正弦波，因為它很容易生成。不過(guò)，它和現實(shí)世界中的用戶(hù)聽(tīng)到的任何聲音或音樂(lè )幾乎沒(méi)有雷同之處。粉紅噪聲（如同IEC 60268-5標準針對揚聲器定義的那樣）可能與放大器電源電流更接近，盡管從根本上來(lái)說(shuō)沒(méi)有一種信號能夠映射無(wú)限變化的音樂(lè )。
在比較放大器時(shí)，另外一個(gè)值得牢記的地方是，它們的功率效率取決于信號幅度。精確的關(guān)系取決于放大器（見(jiàn)圖2）。例如，在靜態(tài)條件下，D類(lèi)放大器因為開(kāi)關(guān)損失可能要比等效的線(xiàn)性放大器消耗更多的功率。同樣地，由于線(xiàn)性放大器在高音量時(shí)效率更高，它們在滿(mǎn)刻度處的效率可以接近D類(lèi)放大器。
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