声频系统在手机与PDA 中的应用与设计

　　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 是最适当选择。

　　对于输出耦合电容值之设定而言，同图一中，如欲得到较佳的频率响应，电容值亦需选择较大的容值，其关系可用以下公式表示：(公式四) fC =1/2∏(RL)(CO) fC:高通滤波截止频率RL:喇叭(耳机)之阻抗C输出耦合电容值

　　例如，当使用32 奥姆之耳机，如希望得到50Hz 的频率响应时，则需选择99uF 的输出耦合电容值，在此状况下，100uF 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，其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：(公式五) PDMAX_BTL =4(VDD)2/(2∏2RL) VDD:加于桥接式(BTL)放大器之电源电压RL:负载阻抗

　　例如，当VDD =5V、RL =8ohm 时，桥接式放大器的功率消耗为634mW ，如负载阻抗改成32ohm 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：(公式六) PDMAX_SE=(VDD)2/(2∏2RL) VDD:加于单端式(Single-end )放大器之电源电压RL:负载阻抗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

　　设计人员在布在线，有一些基本方针必须加以遵守，例如：

　　所有讯号线尽可能单点接地;

　　为避免两讯号互相干扰，应避免平行走线，而以90°跨过方式为之。

　　数字之电源、接地应和模拟之电源、接地分开。

　　高速数字讯号走线应远离模拟讯号走线，亦不可置于模拟组件下方。

　　3D 强化立体声在手机与PDA 之应用

就大多数人的了解，「3D 音效」既非单声道，亦非双