為便攜式系統(tǒng)挑選理想電源管理方案

　　音頻功率放大器
　　音響系統(tǒng)是便攜式電子產(chǎn)品的另一重要人機(jī)接口，耗用的功率也非?？捎^。如何挑選音頻功率放大器，不但關(guān)系到產(chǎn)品的音頻表現(xiàn)，同時(shí)對(duì)電源管理也非常重要。
　　目前的音頻放大器分別采用兩種不同的技術(shù)，因此，音頻放大器可按照所采用的技術(shù)而分為AB類(Class AB)及D類(Class D)兩大類。AB類音頻放大器具有卓越的線性表現(xiàn)，而且不會(huì)產(chǎn)生EMI，因此移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理及MP3等便攜式電子產(chǎn)品都廣泛采用這類音頻放大器。圖6就這兩種技術(shù)的不同效率作一比較。
　　由于便攜式電子產(chǎn)品所要求的供電量不斷上升，因此對(duì)于便攜式電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，D類(Class D)音頻放大器便顯得愈來(lái)愈具有吸引力，因?yàn)檫@類音頻放大器可以延長(zhǎng)電池壽命。
　　模擬音頻信號(hào)輸入比較器之后，便會(huì)被比較器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)的占空度代表模擬信號(hào)的電壓。這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大之后，便會(huì)被傳送出去。經(jīng)過(guò)低通濾波器之后，數(shù)字信號(hào)便會(huì)被還原為模擬音頻信號(hào)，以便驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。便攜式電子產(chǎn)品當(dāng)然不可以采用體積較大的外置低通濾波器。幸好揚(yáng)聲器也可視為低通濾波器的一種。所有專為便攜式電子產(chǎn)品而設(shè)的D類音頻放大器都采用特別的設(shè)計(jì)，可以不再需要揚(yáng)聲器以外的低通濾波器。

　　采用以上設(shè)計(jì)的音頻放大器可以稱為PWM D類音頻放大器。由于PWM模式采用固定的頻率，因此我們必須在信號(hào)的線性表現(xiàn)與電磁干擾之間取得適當(dāng)?shù)钠胶狻Ｈ舴糯笃鞑捎幂^高的頻率，以確保在整個(gè)音頻帶范圍內(nèi)都有良好的線性表現(xiàn)，那么電磁干擾也會(huì)較大，因此采用PWM模式的D類音頻放大器通常無(wú)法在整個(gè)音頻帶范圍內(nèi)保持良好的線性表現(xiàn)。
　　采用基于Sigma-Delta技術(shù)的另一款D類音頻放大器便沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。這種放大器可以根據(jù)輸入信號(hào)的dv/dt比率靈活調(diào)節(jié)取樣頻率。若輸入信號(hào)的dv/dt比率較高，放大器便會(huì)提高取樣頻率，可高達(dá)6 MHz。若輸入信號(hào)的dv/dt比率較低，取樣頻率便會(huì)被調(diào)低。Sigma-Delta技術(shù)便是利用這種調(diào)節(jié) 方法，確保整個(gè)音頻帶范圍內(nèi)都可取得卓越的線性效果，但同時(shí)又可將電磁干擾減至極少。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體是將D類音頻放大器成功引入便攜式電子產(chǎn)品的芯片商，也是可以提供Sigma-Delta D類音頻放大器的供應(yīng)商。
　　除此之外，便攜式電子產(chǎn)品的音頻信號(hào)路徑日趨復(fù)雜，對(duì)于移動(dòng)電話來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題尤其嚴(yán)重。音頻信號(hào)有多個(gè)不同的來(lái)源，其中包括語(yǔ)音、和旋、以至立體聲MP3或MP4等。這些音頻信號(hào)都要經(jīng)過(guò)放大才可驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或耳機(jī)。我們?nèi)绻徊捎锚?dú)立式音頻放大器及模擬開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)便會(huì)變得非常復(fù)雜。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師設(shè)計(jì)放大器電路時(shí)，還必須詳細(xì)考慮模擬開(kāi)關(guān)帶來(lái)的音頻功率損耗。

　　結(jié)論：以極少的資源發(fā)揮極大的效益
　　便攜式電子產(chǎn)品的體積日趨小巧，但需要提供的功能則越來(lái)越多。因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師不得不采用更高度集成的解決方案。我們可以在技術(shù)上將電源管理、音頻及燈光管理等功能集成到一顆芯片之中，但我們必須在高集成度與高靈活性之間取得適當(dāng)?shù)钠胶?。有關(guān)的解決方案若將所有功能集于一身，印刷電路板的設(shè)計(jì)就會(huì)變得非常復(fù)雜，系統(tǒng)也無(wú)法充分發(fā)揮其性能。這種采用超高度集成技術(shù)的設(shè)計(jì)也失去應(yīng)有的靈活性，令系統(tǒng)無(wú)法輕易升級(jí)。例如，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師若想將原有的設(shè)計(jì)作少許燈光或音頻方面的改動(dòng)，其中的過(guò)程會(huì)非常復(fù)雜，大有牽一發(fā)而動(dòng)全身的顧慮。