超便携系统的音频子系统设计要求(图)

引言
　　超便携系统的定义具备如下特性：1) 它是手持系统；2) 它使用电池供电；3) 这些系统通常“可以佩戴”，即使用者一般会随身携带。常见的超便携系统有PDA和蜂窝电话。

　　基础技术的不断进步使得市场上出现了诸多“功能复合型”装置，集成了多种超便携产品如PDA、移动电话、MP3播放器及数码相机等。

音频子系统概述
　　由于音频子系统能为超便携设备带来高级功能，因此其设计在超便携产品中非常重要。从蜂窝电话的基本单声道输出开始，音频子系统需要为各种产品提供多种输出类型，包括头戴耳机的立体声输出 (用于播放音乐) 和移动电话操作的单声道输出，而且输出的功率也有所不同。头戴耳机的典型输出功率需求在50～200mW之间，移动电话的单声道输出功率在300～600mW之间，扬声器电话的输出功率为800～1200mW。采用功率放大器可实现输出功率放大功能。本文将讨论设计音频子系统时所需考虑的问题，并重点介绍音频放大器的性能，作为实现这些设计目标的关键因素。

声音质量问题
　　声音质量是用户界面的重要因素，我将在这里介绍一些可提高声音质量的音频子系统的重要特性。其中，音频放大器的作用是放大输入信号，同时抑制噪声。在放大器中，一个主要噪声源是电源线路本身。通过电源抑制比 (PSRR)，我们可以展示放大器如何放大输入信号，并抑制电源线引入噪声的性能。

　　随着集成度不断提高，电源电流的量级要求也日益增加。终端用户希望能延长电池使用时间，即需要非常高效的DC-DC转换过程、使用效率更高的开关稳压器。但是与线性稳压器相比，开关稳压器会在电源线中产生更多纹波。

延长电池使用时间
　　电池使用时间是超便携系统设计中的一个重要因素，一般蜂窝电话的电池容量为600maH (3.6V)。降低工作电流及待机电流可延长电池使用时间。尽管超便携系统的功能增多了，但电池容量却未能同步增长。因此，系统组件的节电功能变得非常重要。例如，在设计典型的蜂窝电话时，当电池完全充满时手机的待机时间一般为200小时，这表明单位电流消耗为600mAh/200h，即3mA。飞兆半导体器件能在待机模式时节省多达6μA的电流，使电池的使用时间延长了24分钟。在工作状态下，飞兆半导体器件的电流消耗为1.8mA，而同类器件的一般消耗为5.6mA (输出为1W)。蜂窝电话的通话时间通常为200分钟。使用飞兆半导体器件后可使通话时间延长2分钟，在大多数情况下可让通话者多打出一个电话。

电路板空间需求
　　由于超便携系统要在有限的体积里增添更多功能，电路板的空间变得非常珍贵。因此，超便携设计需要选用占位面积小的封装。音频放大器备有Mini SO封装(MSOP) 和MLP封装 (a.k.a. QFN封装)，可减少占用的电路板空间。

　　图2给出了各种封装的相对尺寸。

热量因素

　　一些超便携设备需要相当高的额定功率，才能提供高质量的立体声输出，因此需要使用有助于散热的封装。“无底”封装等形式就满足了这种设计要求。由于无底封装露出了连接裸片的焊垫的金属部分，可焊接到印刷电路板上，加强热传导性，从而改善热性能。FAN7031便是采用这种封装的立体声放大器，每信道功率为2W (共计4W)。图3给出了这种封装结构。 电子电路图

结论
　　在改进超便携系统的音频子系统性能时，有很多重要因素需要考虑，包括：提升噪声性能、改善功耗以延长电池使用时间、合理安排电路板空间和散热需求等。在设计过程中，设计人员应仔细选择组件，优化计参数，最大限度地满足各种设计要求。