超便携系统的音频子系统设计要求
引言
超便携系统的定义具备如下特性：1) 它是手持系统;2) 它使用电池供电;3) 这些系统通常“可以佩戴”,即使用者一般会随身携带。常见的超便携系统有PDA和蜂窝电话。
基础技术的不断进步使得市场上出现了诸多“功能复合型”装置,集成了多种超便携产品如PDA、移动电话、MP3播放器及数码相机等。
音频子系统概述
由于音频子系统能为超便携设备带来高级功能,因此其设计在超便携产品中非常重要。从蜂窝电话的基本单声道输出开始,音频子系统需要为各种产品提供多种输出类型,包括头戴耳机的立体声输出 (用于播放音乐) 和移动电话操作的单声道输出,而且输出的功率也有所不同。头戴耳机的典型输出功率需求在50～200mW之间,移动电话的单声道输出功率在300～600mW之间,扬声器电话的输出功率为800～1200mW。采用功率放大器可实现输出功率放大功能。本文将讨论设计音频子系统时所需考虑的问题,并重点介绍音频放大器的性能,作为实现这些设计目标的关键因素。
声音质量问题
声音质量是用户界面的重要因素,我将在这里介绍一些可提高声音质量的音频子系统的重要特性。其中,音频放大器的作用是放大输入信号,同时抑制噪声。在放大器中,一个主要噪声源是电源线路本身。通过电源抑制比 (PSRR),我们可以展示放大器如何放大输入信号,并抑制电源线引入噪声的性能。
随着集成度不断提高,电源电流的量级要求也日益增加。终端用户希望能延长电池使用时间,即需要非常高效的DC-DC转换过程、使用效率更高的开关稳压器。但是与线性稳压器相比,开关稳压器会在电源线中产生更多纹波。
在这种情况下放大器提供的PSRR指标更加重要。放大器的PSRR越高,越有利于设计。PSRR的单位为分贝(dB),采用对数比例,这即是说,性能提高3dB,代表系数为2。举例说,提供6dB更佳性能的放大器,其降噪性能将会提高4倍。
另一个关键设计因素是总谐波失真 (THD+N) 的程度。这是用于度量放大器真实再现放大的输入信号的性能。THD+N越低,性能便越好。
图1为飞兆半导体FAN7005的THD+N性能与同类器件比较,FAN7005提供相近或更佳的THD+N,而其功耗却降低了38%。
延长电池使用时间
电池使用时间是超便携系统设计中的一个重要因素,一般蜂窝电话的电池容量为600maH(3.6V)。降低工作电流及待机电流可延长电池使用时间。尽管超便携系统的功能增多了,但电池容量却未能同步增长。因此,系统组件的节电功能变得非常重要。例如,在设计典型的蜂窝电话时,当电池完全充满时手机的待机时间一般为200小时,这表明单位电流消耗为600mAh/200h,即3mA。飞兆半导体器件能在待机模式时节省多达6μA的电流,使电
