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新型耳機放大器的發展概況

2007-4-26 10:01:00中國報告大廳市場研究報告網[列印本頁][推薦給朋友][關閉窗口]

  • 【報告名稱】: 新型耳機放大器的發展概況
  • 【關 鍵 字】: 新型耳機 放大器 發展 概況
  • 【報告來源】: 今日電子
  • 【客服電話】: 全國24小時客服電話:400-817-8000

〖 報告內容 〗

新型耳機放大器的發展概況正文目錄

    近年來,手機、CD機、MP3播放器等攜帶型裝置大量上市。另外,多媒體電腦、PDA、電視機也需要配備耳機輸出,使耳機放大器的需求量大增。各大半導體器件廠紛紛推出各種新型耳機放大器,以滿足這些數字音頻產品的需要。

    耳機放大器的要求
    耳機放大器主要用於使攜式音頻裝置中,它與其他攜帶型電子產品一樣,要求器件具有低工作電壓、低功耗、小尺寸封裝。耳機放大器還有自身的技術參數要求,要求總諧波失真加噪聲(THD+N)小、電源變動抑制率(PSSR)高、信噪比(SNR)高、效率高等。不同的放大器還有不同的附加功能,如內置數字音量控制、內置DAC等。具體性能指標如下。

    輸出功率POUT
    耳機放大器輸出功率較小,一般為20~100mW(實際輸出功率與工作電壓大小有關,並且與負載電阻大小及THD+N大小有關)。身歷聲耳機的負載電阻一般為16Ω或32Ω,負載電阻小的輸出功率大一些。

    THD+N
    THD+N的指標一般在0.01%~0.2%的範圍內,Hi-Fi級則小于0.01%。該指標與負載電阻RL大小及輸出功率POUT大小有關,若RL不同、POUT不同,則其指標有較大差別。例如,同一耳機放大器,在RL=32Ω,POUT=12mW,f=1kHz時,THD+N=0.006%;而在RL=16Ω、POUT=15mW,f=1kHz時,THD+N=0.015%。所以在比較不同耳機放大器的THD+N指標時,必須在基本條件相差不多時才有可比性。

    SNR
    SNR一般在60~90dB範圍內,其大小與POUT有關,有一些產品的SNR可達到100dB左右。

    PSRR        PSRR高的耳機放大器,其性能受電源電壓變動的影響小(PSRR高的放大器可以不需穩壓電源供電)。PSRR一般為60~80dB,性能好的可達90dB。

    降低工作電壓
    為減小攜帶型產品的體積和重量,最有效的辦法是採用能量密度高、體積小的鋰離子電池,但鋰離子電池價格貴。採用1~2節鹼性電池或充電電池來供電,則製造和使用成本會減少很多。近年來,一些廠商開發出僅用1節電池供電的耳機放大器(1節5#或7#鹼性電池或鎳氫、鎳鎘電池)更受到消費者歡迎,其工作電壓為0.9V~1.8V,既可用1節鹼性電池,也可用1節充電電池供電,使一些低檔MP3播放機的成本大幅下降,銷售量隨之大增。

    由於是單電源供電,耳機放大器輸出的電壓幅值受到工作電壓的影響。雖然可採用輸出滿幅值(rail-to-rail)的放大器,但1V工作電壓的輸出總是小于1V。

    為了降低工作電壓,還要保證足夠大的輸出電壓幅值,在耳機放大器中集成了一個電壓反轉的電荷泵電路,使輸入的VDD轉換成-VDD,則耳機放大器由單電源供電變成正負電源供電,輸出電壓幅值增大了一倍,如圖1所示。

    減少週邊元件的措施
    德州儀器公司的TPA611xA2耳機放大器的典型應用電路如圖2所示。放大器內部的兩個325kΩ電阻組成分壓器,提供兩個通道運放的偏置電壓(1/2VDD),並有關閉控制(SHUTDOWN)端(低電平有效),實現關閉放大器,使耗電小于10μA。

    減少週邊元件,不但可節省印刷電路板面積,還能改善性能。圖3所示是德州儀器公司2004年8月推出的耳機放大器TPA4411的內部結構及週邊元件。TPA4411採用固定增益(AV=-1.5V/V),無需輸出隔直電容器,簡化週邊元件,並且有如下的優點:減少pcb板面積;降低元器件成本;改善THD+N性能;無需考慮輸出電容器對低頻響應的影響。圖2與圖3相比,減少了4個增益設置電阻,省掉兩個輸出電容器。

    為解決不同音頻裝置對放大器增益的要求,美信公司(MAXIM)于2004年11月推出了耳機放大器MAX9725,有不同增益供用戶選擇,MAX9725A、MAX9725B、MAX9725C和MAX9725D的增益分別為 -2V/V、-1.5V/V、-1V/V和-4V/V。從圖1中也可看出新型耳機放大器減少週邊元件的情況。

    增加附加功能
    性能良好的耳機放大器中一般有關閉控制、過熱保護及短路保護、抑制開機/關機噪聲(咔啦聲及爆裂聲)、靜噪籌功能。新型耳機放大器還增加了其他附加功能,如數字式音量控制(有I2C接口及數字音量電路)、內置DAC、左右通道線輸出等。

    MAX9850是美信公司2004年11月推出的帶DAC的耳機放大器,並有身歷聲線輸出。該器件採用單電源1.8~3.6V供電;在1.8V供電時可輸出30mW;無需輸出電容;PSRR在1kHz時為91dB;時鐘頻可達40MHz;靈活的I2S相容數字音頻接口;I2C耳機音量及靜噪控制;身歷聲線輸入及輸出;無咔啦聲及爆裂聲;兩線制(I2C)相容控制接口;28管腳QFN封裝。該器件主要應用於MP3播放器、攜帶型多媒體播放器、手機、智慧電話,攜帶型DVD等。

    MAX9850的典型應用電路如圖4所示。圖4中,身歷聲耳機可插入HPL、HPS、HPR耳機插座中。另外,由OUTL、OUTR線輸出經0.47μF輸入電容器,輸入到MAX9701功率放大器,驅動左右兩揚聲器。

    日本JRC公司推出的NJW1109是一種有電子音量控制的耳機放大器,圖5是該器件的內部結構框圖,由微處理器經SDA、SCL來控制音量。該器件內置1/2V+偏置電路(Bias)在Vref端外接10μF旁路電容。INa、INb為音頻信號輸入,OUTa、OUTb為兩路輸出(接身歷聲耳機)。SDA為I2C總線數據輸入,SCL為I2C總線時鐘輸入,ADR為I2C總線從地址選擇端。該器件有14管腳DIP封裝、DMP封裝及SSOP封裝。

    採用D類高效放大器
    D類開關型音頻放大器的效率高,一般用於輸出功率為數瓦或數十瓦的功率放大器中。為了延長電池的壽命,減少功耗,在新型移動電話、PDA、攜帶型音頻裝置中也採用了這類放大器。例如,美國國家半導體公司在2004年5月推出的LM4666是高效身歷聲1.2W開關型音頻放大器,在工作電壓為3V,負載電阻RL=8Ω,輸出功率POUT=100mW時,其效率典型值可達79%。典型應用電路如圖6所示。

    該器件特點包括:無須輸出濾波器;可選擇6dB或12dB的增益;週邊元件少;有“咔啦”、“爆裂聲”抑制電路;有微功耗關閉控制;有短路保護;小尺寸14腳SDA封裝。增益選擇(GAIN SELECT)端接高電平時增益為6dB,接低電平時為12dB。SHUTDOWN端接低電平時為關閉。

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