降低手機的"嗡嗡"噪聲
使用全差動音頻放大器,可以降低蜂窩設(shè)備常見的噪聲。2004年6月手機、個人數(shù)字助理 (PDA) 和其它便攜式通信設(shè)備常常在條件惡劣而且噪聲相當(dāng)大的環(huán)境下工作。這推動了新式音頻功率放大器 (PA) 的發(fā)展,這些 PA 提供了全差動的架構(gòu),實現(xiàn)了良好的射頻 (RF)、共模以及電源紋波抑制。本文將討論單端架構(gòu)、典型橋接負(fù)載以及全差動的音頻放大器,此外還將探討噪聲對電源和 RF 校正的影響。
業(yè)界使用三種主要類型的音頻功率放大器架構(gòu)：單端、典型的橋接負(fù)載以及全差動的放大器。單端 (SE) 音頻功率放大器一般是所有架構(gòu)中最簡單的一種。不過,在手機中我們一般不用其驅(qū)動酷炫鈴聲或免提操作模式等應(yīng)用的揚聲器。SE 放大器一般都用于驅(qū)動耳機,用于欣賞 MP3 格式的音樂或游戲音頻（圖 1）。
在典型的單電源單端配置中,需要用一個輸出耦合電容器 (COUT) 阻止放大器輸出處的 DC 偏置,這就避免了負(fù)載中的 DC電流。輸出耦合電容器和負(fù)載阻抗形成高通濾波器,它由以下方程式?jīng)Q定：
>其中的 RL 代表揚聲器阻抗。從性能的角度看,主要的弱點在于典型的小負(fù)載阻抗（這里是 4Ω 至 8Ω 的揚聲器）將驅(qū)動低頻轉(zhuǎn)角頻率 (FC) 升高。因此需要較大值的 COUT將低頻傳送到揚聲器中。我們不妨設(shè)想這樣一種情況,假設(shè)揚聲器負(fù)載為 8Ω,如使用 68μF 的 COUT,則所有低于 292Hz 的頻率將衰減。
為了用單端放大器取消輸出電容器 (COUT),我們需要分離 (split) 電源軌。該解決方案對無線環(huán)境不太合適。這要求手機設(shè)計人員為負(fù)軌添加 DC 至 DC 轉(zhuǎn)換器,這就提高了該解決方案的成本以及大小。此外,SE 放大器打開、關(guān)閉、進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)或從關(guān)機狀態(tài)恢復(fù)時總會發(fā)出"噗噗"聲。當(dāng)揚聲器的電壓發(fā)生一定（電壓脈沖）變化時,這種不良噪聲就會出現(xiàn)。這與上升時間、下降時間以及電壓脈沖寬度有關(guān)。
大多數(shù)人對 20Hz 至 20kHz 的聲音有反應(yīng)。因此,如果脈沖長度低于 50ms,那么耳朵就不會有反應(yīng)。此時頻率將大于 20kHz,也就不會聽到"噗噗"聲。如果脈沖的上升時間多于 50ms,此時的頻率將低于 20Hz,耳朵也聽不到"噗噗"聲。如果脈沖寬度大于 20ms,就會聽到這出了名的"噗噗"聲,這時脈沖的上升時間不到 50ms。由于單端放大器只有立即關(guān)閉才能產(chǎn)生脈沖,因此放大器的斜波上升必須大于 50ms。該速度對大多數(shù)智能電話應(yīng)用來說太慢了。
在單端單電源情況下,"噗噗"聲也會出現(xiàn),因為輸出 DC 阻礙電容器保存電荷。當(dāng)放大器輸出處發(fā)生變化時,其電壓以及電容器上的原有電壓都會加到揚聲器上,結(jié)果就會發(fā)出"噗噗"聲。
