集成音頻放大器DSP如何提高音頻放大器的效率-1

第第頁集成音頻放大器DSP如何提高音頻放大器的效率您是否曾認(rèn)為音頻放大器中的集成數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)僅用于數(shù)字濾波器、均衡或音頻混合？現(xiàn)實(shí)情況是，現(xiàn)代音頻放大器中集成的DSP可以帶來更多好處，包括提高放大器和音頻系統(tǒng)的效率。

電池供電的揚(yáng)聲器仍然是超級(jí)便捷的音頻播放方法之一，適用于室內(nèi)、室外或其他任何播放音樂的場(chǎng)合。在本文中，我將討論具有集成DSP的音頻放大器是如何提高揚(yáng)聲器的效率并延長(zhǎng)其運(yùn)行時(shí)間的。

“電池可以持續(xù)多久呢？”顯然，消費(fèi)者希望便攜式揚(yáng)聲器能夠更持久地播放自己喜歡的播放列表或播客，并且所需的充電時(shí)間更短。揚(yáng)聲器生產(chǎn)公司已經(jīng)注意到這一點(diǎn)，有時(shí)甚至在零售包裝上列出了揚(yáng)聲器的播放時(shí)間。

如果電池壽命對(duì)于便攜式揚(yáng)聲器而言如此重要，那么您應(yīng)該選擇容量更大的電池，對(duì)吧？對(duì)于某些設(shè)計(jì)是這樣的，但對(duì)于緊湊型揚(yáng)聲器而言，根本沒有足夠的空間。或者，額外的電池容量可能會(huì)大幅增加系統(tǒng)成本。

在無法靈活增加電池容量的情況下，設(shè)計(jì)人員面臨的問題就變?yōu)椤叭绾斡萌萘肯嗤碾姵貙?shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的播放時(shí)間呢？”答案是提高效率。對(duì)于音頻應(yīng)用，中高功率（假設(shè)大于10W）的更高效放大器仍然是D類放大器，其理論效率為100%（實(shí)際大于90%）。

盡管大于90%的效率是基準(zhǔn)，但這通常是在實(shí)驗(yàn)室使用恒定的輸入信號(hào)和輸出功率測(cè)量得到的結(jié)果。實(shí)際上，對(duì)于典型的音頻片段或歌曲，測(cè)得的放大器效率會(huì)根據(jù)所提供的輸出功率而不斷變化。這是因?yàn)樵谳^低的輸出功率下，功率因放大器金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的熱量而損失的比率會(huì)增加。為了減小這些沒必要的損耗，最簡(jiǎn)單的解決方案是降低電源的電壓。對(duì)于音頻，設(shè)計(jì)人員可能不愿意這樣做，因?yàn)榻档碗娫措妷嚎赡軙?huì)降低系統(tǒng)提供更高輸出功率的能力，尤其是在更高動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提供峰值功率的能力。

中高功率揚(yáng)聲器的電池壽命解決方案為了在不影響輸出功率的情況下提高效率，TI推出了在DSP中采用Hybrid-Pro算法的TAS5825PD類音頻放大器，該放大器通過連續(xù)分析輸入的音頻信號(hào)并向外部直流/直流轉(zhuǎn)換器提供脈寬調(diào)制反饋，可提高系統(tǒng)效率并降低沒必要的損耗。利用反饋，直流/直流轉(zhuǎn)換器可在音頻峰值需要時(shí)增大電源電壓，并在不需要更高的輸出功率時(shí)降低電源電壓。該功能可在低音量播放音頻時(shí)降低功耗并提高效率，同時(shí)不會(huì)限制放大器提供最大輸出功率的能力。圖1顯示了TAS5825P的方框圖。圖1：TAS5825P方框圖Hybrid-Pro理念很簡(jiǎn)單，它和我們?cè)诩抑谢蚬ぷ髦袊L試節(jié)能的方法是相同的。例如，當(dāng)不使用房間中的電燈時(shí)，您會(huì)將其關(guān)閉以減少電費(fèi)。不過，對(duì)于音頻放大器，您不希望只是關(guān)閉音樂！為了進(jìn)行更精確的比較，請(qǐng)將Hybrid-Pro視為一個(gè)自動(dòng)調(diào)光器。光傳感器并不關(guān)閉電燈（音頻放大器），而是自動(dòng)將電燈調(diào)暗，使其恰好達(dá)到當(dāng)時(shí)需要的亮度（放大器的電源電壓）。圖2說明了這一概念，其中放大器的電源電壓(PVDD)會(huì)隨著所需輸出電壓的增大而增大。圖2：TAS5825PHybrid-Pro包絡(luò)跟蹤啟用Hybrid-Pro運(yùn)行測(cè)試可使電池供電的揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。與具有固定電壓軌的典型放大器相比，配置為Hybrid-Pro模式的TAS5825P可以將電池壽命延長(zhǎng)20%以上。此外，TAS5825P中的可調(diào)音頻先行緩沖器提供了高級(jí)電壓軌控制，而沒有音頻削波的風(fēng)險(xiǎn)。

盡管DSP過去僅用于均衡和音頻