探讨声频系统在手机与PDA 中的应用设计

　　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