近年来，智能手机集成的功用越来越多，但在根本的音频扩大运用方面，在持续优化功用体现及用户音频体会方面仍有持续进步的空间。原因是智能手机存在着特别的音频要求，例如：智能手机存在基带/运用处理器、调频(FM)播送、蓝牙(耳机)等多种音频输入源；编解码器(CODEC)可以集成在模仿基带中，也可独立存在；大都情况下最少是扬声器扩大器坚持独自存在(不集成)，然后供给满意输出功率；耳机扩大器外置，合作高保真(Hi-Fi)音乐播映。
本文将要点讨论智能手机的扬声器扩大器及耳机扩大器功用要求，介绍安森美半导体相应的音频扩大解决计划，以及集成了立体声耳机扩大器、D类扬声器扩大器及I2C操控的新的音频子系统计划——音频办理集成电路(AMIC)。
图1：智能手机的音频扩大运用示意图。
扬声器扩大器功用要求及解决计划
关于智能手机而言，希望的扬声器扩大器应当供给低电磁搅扰(EMI)，防止与智能手机中的其它射频(RF)电路发生搅扰。就用户的实践运用而言，用户有时候会想要在公共场合进行免提语音通话，有时候会想要带音频播映的视频观看。这就要求扬声器扩大器供给具有高辨认度的输出音量，一起供给低失真。此外，低噪声也是所希望的扬声器扩大器供给的重要特性。详细而言，这就要求扬声器扩大器具有高电源按捺比(PSRR)，然后按捺GSM信号传输期间电池电压动摇发生的时分多址(TDMA)噪声；亦要求导通及封闭期间无爆破音(pop)和嘀嗒音(click)噪声。
图2：下降EMI的不同技能
要满意智能手机扬声器扩大器的这些希望功用要求，D类扩大器是极佳挑选。如D类扩大器供给极低EMI，防止与其它RF电路发生搅扰。实践上，D类扩大器将输入的模仿音频信号转换为脉宽调制(PWM)的脉冲信号，再以此脉冲信号操控开关器材来导通/封闭音频功率扩大器。关于智能手机运用而言，要下降音频输出段的EMI，重要的是削减较高频率的频谱部分。传统PWM技能没有特定手法来应对。但要做到这一点，可以选用两种技能，一是PWM扩频调制(开关频率改变)，一是带斜坡操控的PWM(推迟上升/下降时刻)。相比较而言，斜坡操控技能比扩频调制技能在削减较高频率的频谱方面更为有用，更有利于下降EMI。
安森美半导体的NCP2824是一款2.8 W单声道D类扩大器，选用斜坡操控技能来供给低EMI。此外，NCP2824藉单线(Single-Wire)接口供给可实时装备的自动增益操控(AGC)功用。其自动增益操控功用包括两种形式，分别是不削波(non-clipping)和功率约束器形式。关于扬声器扩大器而言，在智能手机的电池电压很低条件下会呈现削波，导致输出摆幅减小及饱满。NCP2824的自动增益操控“不削波”功用可以保持低失真，可以挑选最大总谐波失真(THD)阈值。另一方面，在高输出功率条件下会呈现过高输出功率，致使输出摆幅减小及饱满。功率约束器功用约束扩大器的输出功率(可挑选最大输出电压阈值)，维护扬声器免受过高音量导致的损害。
图3：NCP2824支撑不削波和功率约束器形式的自动增益操控
除了具有低EMI和低失真，NCP2824在音频扩大器的其它关键功用指标上也体现极佳。例如，这器材具有达95 dB的优异信噪比(SNR)功用，供给极佳的音频体现。此外，NCP2824也具有极佳的电源按捺比(PSSR)，217 Hz频率时PSSR为-72 dB。NCP2824还供给高达92%的能效，有助于延伸便携设备电池运用时刻。这器材选用2.5 V至5.5 V电压作业，支撑全差分输入(然后消除输入耦合电容)，仅须运用1颗外部电容。这器材还供给短路维护电路，用于智能手机及移动互联网设备(MID)、导航设备、便携游戏机及便携式媒体播映器等运用。
耳机扩大器功用要求及解决计划
智能手机用户希望经过耳机赏识具有高保真(Hi-Fi)质量的音乐播映，这就要求耳机扩大器具有低失真。由于耳机挨近人耳，直接影响用户的听觉体会，故耳机扩大器须无可听噪声，此特性关于耳机扩大器的重要性比关于扬声器扩大器的重要性更高。此外，耳机扩大器也要求具有高能效，协助延伸音乐播映时刻。
为了满意顾客对耳机音频质量更高的要求，智能手机等便携消费类设备需求高质量的立体声耳机扩大器。而规划人员在规划立体声耳机扩大器输出段时，需求从电容耦合及实在接地(true ground)等不同挑选中选出更适合的计划。电容耦合计划的能效高，由于电源仅为正输出信号供电；但这种计划要运用大耦合电容(会繁殖尺度及本钱问题)，并且低频时声响质量较差。相比较而言，实在接地计划无须运用耦合%&&&&&%，具有杰出的低频呼应功用，且耳机真接地合作运用惯例转换器，但实在接地结构的能效不高。总的来看，实在接地计划供给更低失真及更小计划尺度，要点是要进步能效，协助延伸音频播映时刻。
关于耳机扩大器而言，为了供给舒适的听力水平，静态功率(即静态电流)便是其整体功耗的首要构成部分。因而，将静态电流降至最低关于进步耳机扩大器的能效至关重要。NCP2815是安森美半导体推出的一款超低静态电流(Iq)立体声耳机扩大器，供给1.8 mA的超低静态电流，协助延伸音频播映时刻。
这器材还供给高阻抗(High Z)输出形式，支撑音频插孔的音频输入/输出。NCP2815支撑共模感测，可以消除接地环路噪声。这器材支撑1.6 V至3.6 V的宽电源电压，选用1.8 V电压供电、负载为16Ω条件下的功耗仅为20 mW，总谐波失真加噪声(THD + N)小于0.01%。NCP2815供给-100 dB的高电源按捺比，供给固定内部增益(-1.5 V/V)或外部可调理增益，还供给爆破音(pop)和嘀嗒音(click)噪声消除电路。1.2 mm x 1.6 mm的CSP封装使NCP2815成为市场上同类器材尺度最小的产品。
图4：NCP2815“长播映时刻”立体声耳机扩大器框图。
音频子系统计划——高集成度的音频办理集成电路
安森美半导体身为运用于高能效电子产品的首要高功用硅计划供货商，不只推出上述独立的高功用扬声器扩大器及立体声耳机扩大器，也推出集成了立体声耳机扩大器、扬声器扩大器及I2C操控的音频子系统计划——音频办理集成电路(AM%&&&&&%)，在扬声器及耳机输出的2路音频输入源之间供给灵敏的布线及多工(muxing)，如NCP2704及NCP2705等。
图5：音频办理集成电路功用示意图。
其间，NCP2704是一款带斜坡操控的PWM D类音频办理集成电器，协助有用下降EMI。这器材供给彻底可编程的自动增益操控功用，保证供给极佳音频输出质量并维护扬声器。NCP2704集成的耳机扩大器具有超低静态电流耗费特性，协助延伸音频播映时刻。这器材还供给丰厚的输入/输出多工操控，进步器材的灵敏性。NCP2704集成的耳机扩大器的THD+N值仅为0.02%，扬声器扩大器则为0.042%；相应的耳机扩大器电源按捺比为-100 dB，扬声器扩大器为-89 dB。NCP2704供给较宽且准确的增益挑选 (静音及-60 dB至+12 dB)。
NCP2705也是一款D类音频办理集成电路，首要功用与NCP2704相似，但NCP2705增加了共模感测功用。此功用可以改进串扰功用，特别是在带寄生电阻的FM调谐器的景象下。NCP2705的THD+N值更低，耳机扩大器为0.01%，扬声器扩大器为0.017%。
图6：带共模感测功用的D类音频办理集成电路NCP2705框图。
总结：
智能手机等便携产品的音频输出运用需求低EMI、低失真、高电源按捺等到高能效的音频扩大计划。规划人员选用安森美半导体供给的带斜坡操控功用的D类扬声器扩大器NCP2824，可以有用地下降对射频电路的高频EMI搅扰，一起凭借“不削波”自动增益操控(AGC)功用保证扬声器播映音频时供给低失真，及凭借“功率约束器”AGC功用维护扬声器免受损坏。一起，规划人员选用安森美半导体供给的超低静态电流立体声耳机扩大器NCP2815，延伸智能手机音频播映时刻。 而NCP2704和NCP2705均是带低EMI D类扩大器、自动增益操控和“长播映时刻”耳机扩大器的音频办理%&&&&&%，藉I2C供给灵敏的多工及布线。
