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 ? 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。 ? ? ? ? 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。 ? 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。 如果处理不慎,再优美的音色夹杂了干扰声也是让人不堪忍受的。当然,这个指标也不是万 能的, 因为射频干扰不仅出现在电源, 耦合到输入端和输出端的噪声也是需要慎重考虑的因 素。 3.2 未量化的指标 以上提到的参数指标都是已经量化的, 可以由音频分析仪完成自动测试。 可是这些指标 并不能涵盖所有的应用需求。 还有很多现象出现在不用的应用环境中, 却无法用一个统一的 标准去衡量。 ? Pop Click Pop ClicK 是音频功放在打开或关闭过程中,音频瞬变信号在或扬声器中产生的杂音。 美信提出了用 KCP 来衡量 Pop Click 的大小,不过目前常用的方法还是以实际环境中 的听觉效果作为最终的评判标准。 ? 射频抑制能力 音频功率放大器的三大噪声源为:电源噪声 、输入耦合的噪声和输出耦合的噪声。射 频干扰的方式又分为传导和空间辐射。 因此音频功放射频抑制能力, 很难用固定的指标去描 述。以手机为例,不同的功放在设计良好的手机中都可以正常工作,只有在射频干扰比较严 重的系统中,抑制能力较强的芯片才能脱颖而出 ? ?