多重實體喇叭當紅 D類放大器設計架構持續演進

2009-07-22
隨著音樂手機儼然成為手機市場上一個新的市場區隔,為了追求更完美的音樂表現,近來許多手機製造商紛紛採用多重實體喇叭設計,以提供真正的左右聲道效果。然而,隨著多通道、高功率輸出的需求發展,本來已經被技術演進所克服的D類音訊放大器的電磁波干擾(EMI)議題,又重新成為設計人員的夢魘。
美國國家半導體亞太區市場經理郭俊傑表示,隨著音樂手機內建多聲道與多重喇叭手機的趨勢成型,相關元件的設計挑戰與市場需求均已產生改變。
美國國家半導體(National Semiconductor)亞太區市場經理郭俊傑表示,在手持式裝置市場中已被普遍接受的各種D類音訊放大器,其實從市場推廣初期開始,其EMI包袱就曾經是手機客戶進行設計導入時,裹足不前的主要因素。事實上,客戶雖然知道D類放大器與AB類放大器相比,有非常顯著的效率優勢,但對D類放大器仍顯得興趣缺缺,除了解決方案不易使用影響產品研發速度外,更重要的關鍵在於設計人員不敢面對電磁干擾問題。  

因此,對於D類音訊放大器供應商而言,提出一種可以解決EMI問題的創新架構,一直是開發相關產品時最大的設計挑戰。目前業界普遍採用的無濾波器D類放大器有其缺點,例如晶片與喇叭之間的線路長度不可超過2吋,否則EMI便會導致系統無法正常工作。  

但這個設計限制對於想導入多重喇叭的手機客戶而言,其實是一大棘手難題。因為兩個喇叭若距離太近,其所追求的左右聲道環繞效果就會大打折扣。為此,美國國家半導體設計出加強版電波輻射抑制(E2S)技術,讓喇叭的線路即便長達20吋,亦能符合美國聯邦通訊委員會(FCC)有關電磁干擾的規定。  

除了讓多重喇叭的實體距離設計能夠不受EMI的拘束外,由於手機等可攜式裝置本身的尺寸先天上就有所局限,因此左右聲道喇叭相距太近的情況,有時還是難以避免,為了克服這個情況,設計人員還可以輔以各種3D音效演算法技術,進一步提升系統的音樂表現。  

電池特性對於手機的聲音表現亦會造成顯著影響。理論上,D類放大器可以輸出極高的功率,但由於手機是以電池供電的系統,因此其實際輸出功率將取決於電池的電壓。當電池使用一段時間導致電壓下降後,喇叭的音量就會跟著降低。事實上,電池電壓下降也會造成訊號的失真程度上升,使得音質表現劣化。為了克服電池電壓下降所造成的種種問題,目前業界已有一種新的升壓式D類功率放大器可供選擇,其優點在於可保持較高而恆定的輸出功率,不受鋰電池的電壓隨時間下降的影響。  

郭俊傑認為,看似簡單的音樂手機,在導入多聲道與多重喇叭的系統配置後,其實對D類音訊放大器的設計人員而言,帶來許多新的技術挑戰,因此相關供應商勢必得與時俱進,方可保持產品在市場上的競爭力。

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