為便攜式系統挑選理想電源管理方案

　　音頻功率放大器
　　音響系統是便攜式電子產(chǎn)品的另一重要人機接口，耗用的功率也非?？捎^(guān)。如何挑選音頻功率放大器，不但關(guān)系到產(chǎn)品的音頻表現，同時(shí)對電源管理也非常重要。
　　目前的音頻放大器分別采用兩種不同的技術(shù)，因此，音頻放大器可按照所采用的技術(shù)而分為AB類(lèi)(Class AB)及D類(lèi)(Class D)兩大類(lèi)。AB類(lèi)音頻放大器具有卓越的線(xiàn)性表現，而且不會(huì )產(chǎn)生EMI，因此移動(dòng)電話(huà)、個(gè)人數字助理及MP3等便攜式電子產(chǎn)品都廣泛采用這類(lèi)音頻放大器。圖6就這兩種技術(shù)的不同效率作一比較。
　　由于便攜式電子產(chǎn)品所要求的供電量不斷上升，因此對于便攜式電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，D類(lèi)(Class D)音頻放大器便顯得愈來(lái)愈具有吸引力，因為這類(lèi)音頻放大器可以延長(cháng)電池壽命。
　　模擬音頻信號輸入比較器之后，便會(huì )被比較器轉為數字信號。數字信號的占空度代表模擬信號的電壓。這個(gè)信號經(jīng)過(guò)放大之后，便會(huì )被傳送出去。經(jīng)過(guò)低通濾波器之后，數字信號便會(huì )被還原為模擬音頻信號，以便驅動(dòng)揚聲器。便攜式電子產(chǎn)品當然不可以采用體積較大的外置低通濾波器。幸好揚聲器也可視為低通濾波器的一種。所有專(zhuān)為便攜式電子產(chǎn)品而設的D類(lèi)音頻放大器都采用特別的設計，可以不再需要揚聲器以外的低通濾波器。

　　采用以上設計的音頻放大器可以稱(chēng)為PWM D類(lèi)音頻放大器。由于PWM模式采用固定的頻率，因此我們必須在信號的線(xiàn)性表現與電磁干擾之間取得適當的平衡。若放大器采用較高的頻率，以確保在整個(gè)音頻帶范圍內都有良好的線(xiàn)性表現，那么電磁干擾也會(huì )較大，因此采用PWM模式的D類(lèi)音頻放大器通常無(wú)法在整個(gè)音頻帶范圍內保持良好的線(xiàn)性表現。
　　采用基于Sigma-Delta技術(shù)的另一款D類(lèi)音頻放大器便沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。這種放大器可以根據輸入信號的dv/dt比率靈活調節取樣頻率。若輸入信號的dv/dt比率較高，放大器便會(huì )提高取樣頻率，可高達6 MHz。若輸入信號的dv/dt比率較低，取樣頻率便會(huì )被調低。Sigma-Delta技術(shù)便是利用這種調節 方法，確保整個(gè)音頻帶范圍內都可取得卓越的線(xiàn)性效果，但同時(shí)又可將電磁干擾減至極少。美國國家半導體是將D類(lèi)音頻放大器成功引入便攜式電子產(chǎn)品的芯片商，也是可以提供Sigma-Delta D類(lèi)音頻放大器的供應商。
　　除此之外，便攜式電子產(chǎn)品的音頻信號路徑日趨復雜，對于移動(dòng)電話(huà)來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題尤其嚴重。音頻信號有多個(gè)不同的來(lái)源，其中包括語(yǔ)音、和旋、以至立體聲MP3或MP4等。這些音頻信號都要經(jīng)過(guò)放大才可驅動(dòng)揚聲器或耳機。我們如果只采用獨立式音頻放大器及模擬開(kāi)關(guān)，系統設計便會(huì )變得非常復雜。系統設計工程師設計放大器電路時(shí)，還必須詳細考慮模擬開(kāi)關(guān)帶來(lái)的音頻功率損耗。

　　結論：以極少的資源發(fā)揮極大的效益
　　便攜式電子產(chǎn)品的體積日趨小巧，但需要提供的功能則越來(lái)越多。因此系統設計工程師不得不采用更高度集成的解決方案。我們可以在技術(shù)上將電源管理、音頻及燈光管理等功能集成到一顆芯片之中，但我們必須在高集成度與高靈活性之間取得適當的平衡。有關(guān)的解決方案若將所有功能集于一身，印刷電路板的設計就會(huì )變得非常復雜，系統也無(wú)法充分發(fā)揮其性能。這種采用超高度集成技術(shù)的設計也失去應有的靈活性，令系統無(wú)法輕易升級。例如，系統設計工程師若想將原有的設計作少許燈光或音頻方面的改動(dòng)，其中的過(guò)程會(huì )非常復雜，大有牽一發(fā)而動(dòng)全身的顧慮。