| 引言
超便攜系統(tǒng)的定義具備如下特性：1) 它是手持系統(tǒng);2) 它使用電池供電;3) 這些系統(tǒng)通�！翱梢耘宕鳌�,即使用者一般會隨身攜帶。常見的超便攜系統(tǒng)有PDA和蜂窩電話。
基礎技術的不斷進步使得市場上出現(xiàn)了諸多“功能復合型”裝置,集成了多種超便攜產(chǎn)品如PDA、移動電話、MP3播放器及數(shù)碼相機等。 
音頻子系統(tǒng)概述
由于音頻子系統(tǒng)能為超便攜設備帶來高級功能,因此其設計在超便攜產(chǎn)品中非常重要。從蜂窩電話的基本單聲道輸出開始,音頻子系統(tǒng)需要為各種產(chǎn)品提供多種輸出類型,包括頭戴耳機的立體聲輸出 (用于播放音樂) 和移動電話操作的單聲道輸出,而且輸出的功率也有所不同。頭戴耳機的典型輸出功率需求在50～200mW之間,移動電話的單聲道輸出功率在300～600mW之間,揚聲器電話的輸出功率為800～1200mW。采用功率放大器可實現(xiàn)輸出功率放大功能。本文將討論設計音頻子系統(tǒng)時所需考慮的問題,并重點介紹音頻放大器的性能,作為實現(xiàn)這些設計目標的關鍵因素。
聲音質(zhì)量問題
聲音質(zhì)量是用戶界面的重要因素,我將在這里介紹一些可提高聲音質(zhì)量的音頻子系統(tǒng)的重要特性。其中,音頻放大器的作用是放大輸入信號,同時抑制噪聲。在放大器中,一個主要噪聲源是電源線路本身。通過電源抑制比 (PSRR),我們可以展示放大器如何放大輸入信號,并抑制電源線引入噪聲的性能。
隨著集成度不斷提高,電源電流的量級要求也日益增加。終端用戶希望能延長電池使用時間,即需要非常高效的DC-DC轉(zhuǎn)換過程、使用效率更高的開關穩(wěn)壓器。但是與線性穩(wěn)壓器相比,開關穩(wěn)壓器會在電源線中產(chǎn)生更多紋波。
在這種情況下放大器提供的PSRR指標更加重要。放大器的PSRR越高,越有利于設計。PSRR的單位為分貝(dB),采用對數(shù)比例,這即是說,性能提高3dB,代表系數(shù)為2。舉例說,提供6dB更佳性能的放大器,其降噪性能將會提高4倍。
另一個關鍵設計因素是總諧波失真 (THD+N) 的程度。這是用于度量放大器真實再現(xiàn)放大的輸入信號的性能。THD+N越低,性能便越好。
圖1為飛兆半導體FAN7005的THD+N性能與同類器件比較,FAN7005提供相近或更佳的THD+N,而其功耗卻降低了38%。
延長電池使用時間
電池使用時間是超便攜系統(tǒng)設計中的一個重要因素,一般蜂窩電話的電池容量為600maH (3.6V)。降低工作電流及待機電流可延長電池使用時間。盡管超便攜系統(tǒng)的功能增多了,但電池容量卻未能同步增長。因此,系統(tǒng)組件的節(jié)電功能變得非常重要。例如,在設計典型的蜂窩電話時,當電池完全充滿時手機的待機時間一般為200小時,這表明單位電流消耗為600mAh/200h,即3mA。飛兆半導體器件能在待機模式時節(jié)省多達6μA的電流,使電池的使用時間延長了24分鐘。在工作狀態(tài)下,飛兆半導體器件的電流消耗為1.8mA,而同類器件的一般消耗為5.6mA (輸出為1W)。蜂窩電話的通話時間通常為200分鐘。使用飛兆半導體器件后可使通話時間延長2分鐘,在大多數(shù)情況下可讓通話者多打出一個電話。
電路板空間需求
由于超便攜系統(tǒng)要在有限的體積里增添更多功能,電路板的空間變得非常珍貴。因此,超便攜設計需要選用占位面積小的封裝。音頻放大器備有Mini SO封裝(MSOP) 和MLP封裝 (a.k.a. QFN封裝),可減少占用的電路板空間。
圖2給出了各種封裝的相對尺寸。
熱量因素
一些超便攜設備需要相當高的額定功率,才能提供高質(zhì)量的立體聲輸出,因此需要使用有助于散熱的封裝�！盁o底”封裝等形式就滿足了這種設計要求。由于無底封裝露出了連接裸片的焊墊的金屬部分,可焊接到印刷電路板上,加強熱傳導性,從而改善熱性能。FAN7031便是采用這種封裝的立體聲放大器,每信道功率為2W (共計4W)。圖3給出了這種封裝結構。
結論
在改進超便攜系統(tǒng)的音頻子系統(tǒng)性能時,有很多重要因素需要考慮,包括：提升噪聲性能、改善功耗以延長電池使用時間、合理安排電路板空間和散熱需求等。在設計過程中,設計人員應仔細選擇組件,優(yōu)化計參數(shù),最大限度地滿足各種設計要求。
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