手机与PDA之声频系统应用探微

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:351

　　手机与pda已能够提供各种不同娱乐功能，而消费者更希望其能够拥有立体声，甚至是3d音效。因此厂商们皆尽量采用高度原音的声频系统，并使产品具备立体声喇叭放大器、不同的混音以及3d强化立体声功能，同时在外型上也尽量轻薄小巧。本文将为读者深入探讨声频系统在手机与pda之应用与设计，以方便系统研发人员设计出适合消费者的产品。

　　音效在可携式电子产品上之要求，在早期只要输出功率够大，同时无噪声干扰即可，然而随着产品成熟度增加与mp3、mpeg4 等附加功能的需求而更显其重要性。现今消费者在手机与个人数字处理器（pda）的音效要求已至立体声，甚至必须具备3d音效。

　　本篇文章即是要探讨声频系统在手机与pda之应用与设计，让系统与研发人员设计出适合消费者的产品。

　　无线可携式电子产品应用之考虑因素

　　以下列出在选择声频功率放大器时必须考虑到的主要因素。

　　较高的电源电压抑制（power supply rejection ration；psrr）

　　声频功率放大器必须具有较高的psrr，可以避免受到电源与布线噪声的干扰。

　　快速的开关机（fast turn on & off）

　　拥有较长的待机时间，为手机或pda之基本诉求，ab类声频放大器的效率约为50至60％，d类声频放大器的效率可达85至90％，不管使用何种声频放大器，为了节省功率消耗，在不需要用到声频放大器时，均需进入待机状态，然而当一有声音出现时，声频放大器必须马上进入开机状态。

　　无「开关切换噪声」（click & pop）声

　　「开关切换噪声」声常出现于声频放大器进入开关机时，或是由待机回复至正常状态，甚至是217hz手机通信讯号时，手机或pda之使用者绝不会希望听到扰人的噪音，将「开关切换噪声」消除电路加入声频放大器的考虑中，为重要的必备条件。

　　较低之工作电压

　　为延长电池使用时间，更要求在低至1.8伏特的条件下仍可进行作业。

　　低电流消耗与高效率

　　使用cmos制程之ic，可降低电流消耗，有时需选择d类声频放大器，目的在延长手机或个人数字处理器之工作时间。

　　高输出功率

　　在相同工作电压下具有较高的输出功率，亦即输出讯号之摆幅越接近vcc与gnd时，其输出功率越高。

　　较小的封装（micro smd）

　　手机或个人数字处理器的外观越来越小巧，使得ic封装技术越来越重要，micro smd为现今较常用到的封装技术。

　　输出功率的计算

　　单端式（single-end ）放大器如(图一)所示，其增益为：(公式一) gain＝rf/ri rf:回授阻抗ri:输入阻抗。

图一单端式(single-end) 放大器

　　由输出功率＝(vrms)2/rload，vrms＝vpeak /21/2，因此单端式（single-end）放大器输出功率＝(vpeak)2/2rload 。桥接式（btl）放大器如(图二)所示，由两个单端式（single-end）放大器以相差180°组成，故其增益为(公式二) gain＝2rf/ri rf:回授阻抗ri:输入阻抗

　　由输出功率＝(vrms)2/rload，桥接式vrms＝2vpeak/21/2，因此桥接式输出功率＝2(vpeak)2/rload＝4×端式放大器输出功率。

图二桥接式放大器与施加于喇叭正负端之波形

　　输入与输出耦合电容值的选择

　　如图一，输入阻抗与输入耦合电容形成一高通滤波器，如欲得到较低的频率响应，则需选择较大的电容值，其关系可用以下公式表示：(公式三) fc ＝1/2∏(ri)(ci) fc:高通滤波截止频率ri:输入阻抗

　　ci:输入耦合电容值，此电容用以阻隔直流电压并且将输入讯号耦合至放大器的输入端。

　　在行动通讯系统中，由于体积的限制，即使使用较大的输入耦合电容值，扬声器也通常无法显现出50hz以下的频率响应。因此，假设输入阻抗为20k奥姆，只需之输入耦合电容值大于0.19uf即可，在此状况下，0.22uf是最适当选