音频功放的关键指标 1 引言 音频功放在蜂窝电话、 便携式设备以及音响等领域都得到了广泛应用。 在不同的应用领域, 对于音频功放的参数指标的侧重点会有所区别。 例如在手机领域侧重于对射频干扰的抑制能力, 而在音响中更关注失真和频响特性。 因此, 根据市场需求对音频功放的关键技术指标进行定位, 已经成为一个非常具有挑战性的课题 2 概述 音频功放的基本参数包括静态工作电流(IDD)、 关断电流(ISD)、 输入失调电压(Vos)总谐波失真加噪声(THD+N) 、 输出功率(PO) 等指标。 另外诸如信噪比(SNR) , 电源抑制比(PSRR) , 增益(GAIN) 、 效率(η) 、 噪声(Noise) 等参数也是衡量一个音频功放不可缺少的技术指标。 当然, 像 THDN, SNR, PSRR, GAIN 等参数都是在每一个固定频率, 例如 1KHz 作为激励得到的, 所以这些参数的扫频曲线, 可以体现音频功放在整个音频范围(20Hz-20KHz) 内的性能。 3 关键指标 音频功放从功能上可以分为很多类, 无论单通道、 立体声、 驱动耳机还是驱动扬声器,在共同的应用领域内关注的指标都是相似的。 目前 Audio Precision 的音频分析仪可以自动完成大部分参数的测试, 已成为业内的一个评判标准。 3.1 可量化的指标 ² 总谐波失真加噪声(THD+N) THD+N 是英文“Total Harmonic Distortion + Noise”的缩写, 译成中文是“总谐波失真加噪声”。 THD+N 技术是极为吸引人的, 因为输出中除了纯测量信号的任何成分都会使测量指标下降。 低的 THD+N 测量结果不仅说明谐波失真低, 而且也说明哼鸣声, 干扰信号, 以及宽带白噪声也是比测量值低(或等于测量值) 。 THD+N 在音频测试中得到了广泛应用。 对于音响和高端手机用户来说, THD+N 体现了音频功放的失真度, 是非常重要的指标。为了完整地考察音频功放在整个音域内的表现, 图 1 所示的扫频曲线也是非常重要的, 根据音频放大器和扬声器的特性在外围电路做适当的调整, 可以得到令人满意的音色。 ² 输出功率(PO) 输出功率是指在指定电压下, 满足一定的失真度(THD+N) 时, 音频功放在负载上的输出能力。 需要注意的是, 比较这个参数的时候, 要注意测试条件的区别, 特别对于 D 类功放而言。 因为不同的负载(扬声器是感性负载) , 不同的滤波器, 不同的失真度要求会对测试结果产生很大影响。 对于低端手机用户和音响用户而言, 输出功率的大的音频功放更有吸引力, 因此要求输出功率在不失真的情况下尽可能的大。 很多芯片供应商则直接把输出功率作为规格书的标题以增加卖点。 ² 电源抑制比(PSRR) 提到音频放大器在手机中的应用, 就不得不提到 PSRR 这个参数。PSRR (Power supply rejection ratio)是音频放大器的输出对于电源纹波的抑制能力。 在 TDMA 和 GSM 手机中, 最严重的电源电压噪声来自 RF 级的开与关。 GSM 电话的开关频率为 217Hz。 当 RF 功率放大器接通时, 从电源获得高电流, 这时电源下降高达 500mV。 PSRR 差的音频放大器将在扬声器产生大于 217Hz 的谐波"咔咔"噪声。 图 2 为PSRR 为 60dB 的放大器对 GSM 信号的抑制能力。 相对而言, 手机用户更关注 217Hz 的 PSRR, 因为这个参数直接影响到免提时的通话质量。