加快TPA2028D1对突发音信号的响应

摘要

TPA2028D1 是 TI 针对便携设备推出的具有 AGC/DRC 功能的低功耗 D 类放大器。由于性能突出，在业界得到了广泛的应用。而其本身可以通过 I2C 进行配置，从而使得设计者能够根据不同的应用，优化芯片设置，获得更好的效果。

本文讨论了怎样优化 TPA2028D1 设置，使其能够更好的快速响应智能手机等设备中的突发音，例如键盘音，提示音等信号。

1.介绍

TPA2028D1 是 TI 针对移动设备推出的高效率 D 类放大器。所集成的 DRC 和 AGC 功能能够根据输入信号的大小自动调整放大器的增益，以达到防止功放削波失真的目的，并且有效的提升输出平均功率，从而改善音乐的回放效果。

TPA2028D1 具有灵活的可配置性。设计者能够通过 I2C 访问其寄存器，对放大器使能，增益，响应速度等多个参数进行配置，使其能够针对不同的应用场景进行优化。

由于 DRC 和 AGC 会根据信号大小调节增益，针对连续的音乐信号需要设置一定的 Attack Time 和Release Time 来保证优良的回放效果。但是对于突发音信号维持时间过短，并且由于省电的需要，需要在播放前使能 TPA2028D1，并在播放结束后将其关闭。因此一些设计中，在播放例如键盘音或拍照音的时候存在声音过小，或声音渐变等现象。

本文通过对此现象的成因进行分析，讨论了如何通过优化芯片参数的设置，解决类似问题的方法。

2.TPA2028的两种关闭/使能方式

TPA2028可以通过硬件和软件两种方式进行关闭和使能。

l 通过芯片 EN管脚，硬件的使能关闭方式;

l 通过芯片寄存器 0x01 bit6 EN和 bit5 SWS，软件的使能关闭方式

2.1 硬件关闭/使能

关闭：

l EN管脚置低，芯片进入关闭状态，所有寄存器被清除

使能：

l EN管脚置高，芯片进入使能状态，所有寄存器进入初始状态，如 Table 1。由于在初始状态寄存器 0x01 EN=1 SWS=0 ，功放部分使能，可以直接进行播放;

Table 1. TPA2028D1寄存器初始值

TPA2028D1的设计为，芯片使能后放大器初始增益由 Fixed Gain决定。而 TPA2028D1 Fixed Gain寄存器 Reg5/bit5:0 初始值为 00110，即 6dB，因此在此状态下放大器的增益初始值固定为 6dB。由于Max Gain寄存器 Reg7/bit7:4初始值为 30dB，因此此时播放的信号以 Release time寄存器 Reg3/bit5:0的初始值 1.81秒/6dB的速度，从 6dB慢慢向 30dB增加。如 Figure 1所示。因此会造成明显的淡入效果，对于存在时间过于短暂的信号，则造成过小的现象。

Figure 1. 硬件使能 TPA2028D1增益递增

2.2软件关闭/使能

关闭：

l EN=0 (Reg1/bit6)或者 SWS=1 (Reg1/bit5)

使能：

l EN=1 (Reg1/bit6)或者 SWS=0 (Reg1/bit5)

EN 和 SWS 不会清除寄存器的设定状态，所有寄存器值维持原先的设置，因此 TPA2028D1 在软件使能之后可以按照设定的 Fixed Gain和 Max Gain以及 Release Time进行变化。如 Figure 2所示。因此只需要设置合适的 Fixed Gain, Max Gain 和 Release Time，就可以控制这种变化，从而消除 AGC和DRC带来的淡入淡出问题。

Figure 2. 硬件使能 TPA2028D1增益递增

值得注意的是，由于芯片内部状态的建立需要时间，因此会产生一定的输出延迟。TPA2028 的延迟在 6ms 左右，由于这个时间相对 Ramp up 的时间相对短暂，而且处理器播放突发音时普遍存在一定的延迟，所以在一般的设计中输出延迟可以忽略。但如果在实际的应用中有处理器播放未加延迟的情况，则可以通过在处理器播放突发音文件前加入 6ms延迟来解决。

Figure 3. 输出延迟

3. 利用不同的应用模式选择合适的参数设置

根据上面对突发音淡入现象原因的分析，为了解决 TPA2028D1 对突发音信号的响应问题，解决问题的方式为:

l 用软件使能 TPA2028D1代替硬件使能;

l 缩小设置的 Fixed Gain和 Max Gain之间的差别。

但由于音乐播放等应用中，Fixed Gain和 Max Gain仍需要存在一定的差别。因此我们可以通过：

l 找到一组中间参数能够平衡连续的音乐播放和突发音播放效果;

l 根据不同的应用判断是否存在突发音的播放，分别针对连续音乐的播放和突发音的播放设置两套不同的参数。由于在实际应用中，使能 TPA2028D1，播放突发音，再关闭，的应用都是在一些特定的应用下进行。例如播放拍照音时，设备一般处于拍照状态;键盘音，设备处于键盘输入状态。因此我们可以根据不用的应用决定 TPA2028 参数的设置，使得在消除突发音淡入淡出效果时，不影响到音乐的播放效果。

由于现存的智能便携设备操作系统应用程序处于 UI层，而控制 TPA2028D1的驱动处于驱动层，因此需要通过驱动读取操作系统的相关 log文件对于应用程序进行判断。

3.1适合突发音的设置

由于快速信号和音乐动态范围和播放幅度不一样，因此可以选择独立于音乐播放之外的另一套更适合快速信号播放的 TPA2028的参数。

选择提示音播放增益。因为 TPA2028在芯片输出使能后，增益会从 Fixed Gain向 Max Gain变化，因此缩小 Fixed Gain 与 Max Gain 的区别(3dB 以内的增益变化一般不会引起听觉响度明显的变化)，能够限制 Gain的大幅变化。