如何正確理解音頻元件數據手冊中的功耗數據

這意味著系統功耗對設計師來說一個至關重要的設計指標，他們將需要花費很多時間去仔細研究不同芯片供應商提供的產品數據手冊。這個任務的工作量很大，因為數據手冊中存在有很多影響功耗的變量，而且在很多情況下，制造商不會提供產品之間的相似比較。事實上，音頻輸入和輸出子系統的設計特別棘手，因為它們包含了模擬和數字電路，而且一般采用多個獨立的電源。

容易曲解的數據

對音頻子系統電路進行更深入分析有助于理解音頻IC制造商數據手冊中的功耗數據的真實含義。圖1給出了便攜式系統音頻輸出部分涉及的主要功能模塊。通常，這條信號鏈上的最后幾個模塊(數字信號增強、數模轉換、模擬混音和放大電路）是集成在單個器件中，即“音頻DAC”。數據手冊會提供“DAC功耗”或“DAC供電電流”數據，確定這個數據是否包括放大器和其它與DAC相關的子電路的功率需求非常重要。如果沒有包含，則需要單獨計算。

同樣，數據手冊中的“耳機回放”功耗通常不包括片上增強電路，如限幅、3D信號增強和均衡電路。供應商提供的功耗數據通常都不包括這些電路，以使他們的器件看上去比競爭對手有更好的性能。一些制造商甚至在定義回放功耗時不包括數字音頻接口，這與實際使用情況大相徑庭，因為接口必須上電才能接收音頻數據用于回放。

系統架構變化事實進一步增加了設計復雜性。例如，音量控制可以通過音頻芯片數字部分CPU上的軟件，或者音頻芯片上的模擬可編程增益放大器來實現。根據經驗，一個好的做法是明確設計系統的相關功能、確定由哪個物理器件負責該功能，并正確計算每個功能的功耗。

圖1：音頻回放的功能模塊框圖以及影響每個模塊功耗的因素。

真實世界的負載和信號特性

數據手冊中還有其它一些數據經常與實際情況不符。例如，回放時揚聲器和耳機的功耗占整個系統功耗的很大一部分，但這些數據通常不包含在數據手冊中。更常見的是，數據手冊提供的是“靜音”狀態下的功耗數據，這種狀態在數字域中用一長串零來表示。在這種狀態下，負載上的電壓為零，且沒有任何負載電流。此外，靜音狀態下音頻IC本身的功耗很少，這進一步降低了對外宣稱的功耗，有時功耗甚至是在沒有連接負載的情況下來測量的。

為得到有意義的數據，系統必須連接負載。在消費電子領域，小型揚聲器的阻抗一般為8歐姆，耳機的阻抗為16歐姆或32歐姆。此外，實際的測試信號還必須得到充分驅動，以便通過電路中的所有相關元件到達負載。