探討聲頻系統在手機與PDA 中的應用設計

　　無線可攜式電子產品應用之考慮因素

　　以下列出在選擇聲頻功率放大器時必須考慮到的主要因素。

　　較高的電源電壓抑制(Power Supply Rejection Ration;PSRR)

　　聲頻功率放大器必須具有較高的PSRR，可以避免受到電源與布線噪聲的干擾。

　　快速的開關機(Fast turn on off)

　　擁有較長的待機時間，為手機或PDA 之基本訴求，AB 類聲頻放大器的效率約為50 至60 %，D 類聲頻放大器的效率可達85 至90%，不管使用何種聲頻放大器，為了節省功率消耗，在不需要用到聲頻放大器時，均需進入待機狀態，然而當一有聲音出現時，聲頻放大器必須馬上進入開機狀態。

　　無「開關切換噪聲」(Click Pop)聲

　　「開關切換噪聲」聲常出現于聲頻放大器進入開關機時，或是由待機回復至正常狀態，甚至是217Hz 手機通信訊號時，手機或PDA 之使用者絕不會希望聽到擾人的噪音，將「開關切換噪聲」消除電路加入聲頻放大器的考慮中，為重要的必備條件。

　　較低之工作電壓

　　為延長電池使用時間，更要求在低至1.8 伏特的條件下仍可進行作業。

　　低電流消耗與高效率

　　使用CMOS 制程之IC，可降低電流消耗，有時需選擇D 類聲頻放大器，目的在延長手機或個人數字處理器之工作時間。

　　高輸出功率

　　在相同工作電壓下具有較高的輸出功率，亦即輸出訊號之擺幅越接近Vcc 與GND 時，其輸出功率越高。

　　較小的封裝(Micro SMD)

　　手機或個人數字處理器的外觀越來越小巧，使得IC 封裝技術越來越重要，Micro SMD 為現今較常用到的封裝技術。

　　輸出功率的計算

　　單端式(Single-end )放大器如(圖一)所示，其增益為：(公式一) Gain=Rf/Ri Rf:回授阻抗Ri:輸入阻抗

(圖一) 單端式(Single-end) 放大器

　　由輸出功率=(VRMS)2/Rload，VRMS=Vpeak /21/2，因此單端式(Single-end )放大器輸出功率=(Vpeak)2/2Rload 。橋接式(BTL)放大器如(圖二)所示，由兩個單端式(Single-end )放大器以相差180° 組成，故其增益為(公式二) Gain=2Rf/Ri Rf:回授阻抗Ri:輸入阻抗由輸出功率=(VRMS)2/Rload，橋接式VRMS=2Vpeak/21/2，因此橋接式輸出功率=2(Vpeak)2/Rload=4×端式放大器輸出功率。

圖二) 橋接式放大器與施加于喇叭正負端之波形

　　輸入與輸出耦合電容值的選擇
　　如圖一，輸入阻抗與輸入耦合電容形成一高通濾波器，如欲得到較低的頻率響應，則需選擇較大的電容值，其關系可用以下公式表示：(公式三) fC =1/2∏(RI)(CI) fC:高通濾波截止頻率RI:輸入阻抗CI:輸入耦合電容值，此電容用以阻隔直流電壓并且將輸入訊號耦合至放大器的輸入端。

　　在行動通訊系統中，由于體積的限制，即使使用較大的輸入耦合電容值，揚聲器也通常無法顯現出50Hz 以下的頻率響應。因此，假設輸入阻抗為20K 奧姆，只需之輸入耦合電容值大于0.19uF 即可，在此狀況下，0.22uF 是最適當選擇。

　　對于輸出耦合電容值之設定而言，同圖一中，如欲得到較佳的頻率響應，電容值亦需選擇較大的容值，其關系可用以下公式表示：(公式四) fC =1/2∏(RL)(CO) fC:高通濾波截止頻率RL:喇叭(耳機)之阻抗C輸出耦合電容值

　　例如，當使用32 奧姆之耳機，如希望得到50Hz 的頻率響應時，則需選擇99uF 的輸出耦合電容值，在此狀況下，100uF 是最適當選擇。

　　散熱(Thermal)考慮

　　在設計單端式(Single-end )放大器或是橋接式(BTL)放大器時，功率消耗是主要考慮因素之一，增加輸出功率至負載，其內部功率消耗亦跟著增加。

　　橋接式(BTL)放大器的功率消耗可用以下公式表示：(公式五) PDMAX_BTL =4(VDD)2/(2∏2RL) VDD:加于橋接式(BTL)放大器之電源電壓RL:負載阻抗