音频功率放大器在便携式产品中的考虑因素

1)较高的psrr

必须具有较高的power supply rejection ratio (psrr)，可以避免受到电源与布线噪声的干扰。

2)快速的开关机(fast turn on & off)

拥有长时间的待机时间，是手机或个人数字助理的基本要求，ab 类音频放大器的效率约为50%至60%，d类音频放大器的效率可达85%至90%。不管使用何种音频放大器，为了节省功率消耗，在不需要用到音频放大器时，均需进入待机状态。然而当一有声音出现时，音频放大器必须马上进入开机状态。

3)无“开关/切换噪音” (click & pop)

开关/切换噪音” 常出现于音频放大器进入开关机时，或是由待机回复至正常状态，或是217 hz手机通信信号时。手机或个人数字助理的使用者绝不会希望听到扰人的噪音，将“click & pop”消除电路加入音频放大器中，是必备条件。

4）较低的工作电压

为增长电池使用时间，常需低至1.8v，仍可工作。

5）低电流消耗与高效率

使用cmos工艺的ic，可降低电流消耗。有时需选择d类音频放大器，目的是延长手机或个人数字助理的工作时间。

6）高输出功率

在相同工作电压下具有较高的输出功率，即输出信号的摆幅越接近vcc与gnd时，其输出功率越高。

7）较小的封装 (usmd)

手机或个人数字助理的外观越来越小巧，使得ic封装技术越来越重要，usmd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1所示，其增益为:

gain = rf/ri

rf：反馈电阻，ri：输入电阻

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2所示，由两个单端式(single-end)放大器以相差180 组成，故其增益为：

gain = 2rf/ri

rf：反馈电阻，ri：输入电阻

由输出功率 = (vrms)2/rload，桥接式vrms= 2 vpeak /21/2

因此：桥接式输出功率 = 2 (vpeak)2/rload= 4 单端式放大器输出功率

输入与输出耦合电容值的选择

如图1，输入电阻与输入耦合电容形成一个高通滤波器，如欲得到较低的频率响应，则需选择较大的电容值，关系可用以下公示表示。

fc = 1/2 (ri)(ci)

fc：高通滤波截止频率，ri：输入电阻

ci：输入耦合电容值，此电容用来阻隔直流电压并且将输入信号耦合至放大器的输入端。

在移动通信系统中，由于体积的限制，即使使用较大的输入耦合电容值，扬声器通常也无法显示出50hz以下的频率响应。因此，假设输入电阻为20k ，只需输入耦合电容值大于0.19 f即可。在此状况下，0.22 f 是最适当选择。

就输出耦合电容值的设定而言，同图1中，如欲得到较佳的频率响应，电容值亦需选择较大的容值，关系可用以下公式表示：

fc=1/2(rl)(co)

fc：高通滤波截止频率，rl：喇叭(耳机)的电阻，co：输出耦合电容值

例如，当使用32 的耳机，如希望得到50hz 的频率响应时，则需选择99 f的输出耦合电容值。在此状况下，100 f是最适当选择。

散热(thermal)考虑

在设计单端式(single-end)放大器或是桥接式(btl)放大器时，功率消耗是主要考虑因素之一，增加输出功率至负载，内部功率消耗亦跟着增加。

桥接式(btl)放大器的功率消耗可用以下公式表示:

pdmax_btl= 4(vdd)2/(2 2rl)

vdd：加于桥接式(btl)放大器的电源电压，rl ：负载电阻

例如，当vdd=5v，rl=8 时，桥接式放大器的功率消耗为634mw。如负载电阻改成32 时，其内部功率消耗降低至158mw。

而单端式(single-end)放大器的功率消耗可用以下公式表示：

pdmax_se= (vdd)2/(2 2rl)

vdd：加于单端式(single-end)放大器的电源电压，rl：负载电阻，亦即单端式放大器的功率消耗仅为桥接式放大器的四分之一。所有的功率消耗加起来除以ic的热阻( ja)即是温升。

布线(layout) 考虑

设计人员在布线上，有一些基本方针必须加以遵守，例如

1）所有信号线尽可能单点接地。

2）为避免两信号互相干扰，应避免平行走线，而以90 跨过方式布线。

3）数字电源，