智能手机音频放大器及子系统方案

ConfidentialProprietaryLVPMAudio议程•简介•扬声器放大器方案•立体声耳机放大器方案•子系统——音频管理集成电路(AMIC)•小结3LVPMAudio智能手机的音频要求处理器音频DSP存储器连接射频模数转换器数模转换器麦克风放大器扬声器放大器耳机放大器智能手机的特殊音频要求：•多个音频输入源：基带/应用处理器，调频(FM)广播，蓝牙(耳机)•扬声器放大器平常多是外置，从而提供足够输出功率•在许多型号,耳机放大器也是外置，配合高保真(hi-fi)音乐播放8Ω16-32ΩFM调谐器4LVPMAudio期望的扬声器放大器性能•清晰,高输出音量–支援公共场合的免提语音通话–支援带音频播放的视频观看•低电磁干扰(EMI)D类放大器–避免与其它射频(RF)电路产生干扰–通过精心设计及滤波•低噪声–高电源抑制比(PSRR)，抑制GSM信号传输期间电池电压波动产生的时分多址(TDMA)噪声–导通及关闭期间无爆破音和嘀嗒音噪声5LVPMAudio•D类放大器是产生EMI问题的极佳方案!!•采用两种技术来减少较高频率的频谱成分•结论：斜坡控制技术比扩频调制技术更有效低EMI方案——斜坡控制传统PWM无特定手段扩频开关频率变化带斜坡控制的PWM延缓上升/下降时间6LVPMAudio自动增益控制(AGC)功能TaThTr无不削波功能有不削波功能•AGC不削波功能检测总谐波失真(THD)等级，降低放大增益以避免削波噪声•AGC功能完全自动操作•检测输出条件•处理时序问题•起始(Attack)–增益减少阶跃之间的时段•维持(Hold)–维持计算已减少的增益•释放(Release)–增益增加之间的时段不再削波削波(Clipping)电池电压变化7LVPMAudioNCP2824的AGC功能不削波模式(可选择最大THD阈值)功率限制模式(可选择最大输出电压阈值)无AGC有AGC不削波模式无AGC有AGC功率限制模式•电池电压很低条件下出现削波•后果：输出摆幅减小，饱和•AGC/不削波模式:维持低失真•高输出功率条件下出现过大功率•后果：输出摆幅减小，饱和•AGC/功率限制模式:保护扬声器8LVPMAudioNCP2824–2.8W单声道D类放大器，带AGC•AGC-Non-clipping&PowerLimitermode•LowEMIbySlopeControl•SNRupto95dB•AdjustableAGCthroughSingle-Wirecontrol•Noclippingnoiseandprotectspeakerallthetime•HighpoweratlowEMI•Excellenteaudioperformance•SimplecontrolinterfaceNCP2824offersadjustableAGCthroughSingle-Wireinterface•2.5V–5.5Voperation•Fullydifferentialinput(eliminateinputcouplingcapacitors)•Only1externalcapacitorisrequired•SuperiorPSRR-77dBat217Hz•Efficiencyupto92%•ShortcircuitprotectioncircuitMobilephones,Mobileinternetdevice,Navigationdevice,PMP,Portablegame•CSP,9-Bump(1.45x1.45mm)•Massproduction其它特性订购及封装信息市场及应用独特特性优势价值所在框图PWMModulatorPreAmplificatorAutoGaincontrolHBRIDGEAutoGaincontrolCNTLINNINPGNDVDDOUTPOUTNC14.7µF/6.3VSingleWireInterface单线控制9LVPMAudio期望的耳机放大器性能•无可听噪声，由于接近人耳，所以此特性比扬声器放大器更重要–高电源抑制比(PSRR)，抑制时分多址(TDMA)噪声–导通及关闭期间无爆破音和嘀嗒音噪声•高保真(Hi-Fi)品质,低失真的音乐播放•高能效，延长音乐播放时间10LVPMAudio耳机放大器供电原理ChargePump真接地(TrueGround)很普及，因为这种技术提供更低失真及更小方案尺寸。提升了能效的新的耳机放大器设计能帮助延长音频播放时间ChargePump电容耦合耳机放大器真接地耳机放大器优势•高能效，因为电源仅为正输出信号供电•无耦合电容(减低方案尺寸及成本)•良好的低频响应性能•耳机真接地配合使用常规插头不足•使用大耦合电容(尺寸及成本问题)•低频时声音品质较差•真接地结构能效不高，而电荷泵导致进一步的能效损耗AmpAmp11LVPMAudio耳机放大器静态电流DissipationvsOutputpowerofaClassGheadsetamplifier(Iq=4.5mA,withDampingResistor32Ohm)1101000.0010.010.1110100Outputpower(mW)PowerDissipation(mW)•为了提供舒适的听力水平，静态功耗(即静态电流)应是总体功耗的主要构成部分•因此，将静态电流降至最低对于提高能效最为重要•NCP2815是安森美新的“长播”电流耳机放大器,其静态功耗只有1.8mA动态功耗静态功耗舒适的听力范围功耗(mW)输出功率(mW)12LVPMAudioNCP2815竞争产品1竞争产品2竞争产品3输入电压范围1.6V-4.5V1.2V-2.8V0.9V-1.8V2.3V-5.5V静态电流1.8mA2mA2.1mA2.1mA关闭电流最大1µA最大1.5µA最大10µA最大1.2µA爆破音及嘀嗒音噪声无爆破音无爆破音无爆破音无爆破音217Hz时PSRR-100dB-83dB-80dB-100dB1KHz时PSRR-100dB-77dB-80dB-94dB32Ω负载时最大输出功率35mW@3.6V25mW@1.8V75mW@2.8V22mW@1.8V25mW@1.8V22mW@3.6V32Ω负载时THD+N0.01%0.035%0.006%0.01%信噪比(SNR)100dB102dB92dB100dB共模感测？有有无无支持共用音频插口？是(HiZ关闭模式)否，需要外部模拟开关否，需要外部模拟开关是封装CSP-12(1.2x1.6mm)(0.4mm间距)CSP-12(1.2x1.6mm)(0.4mm间距)CSP-12(1.5x2mm),TQFN12(4x4mm)CSP-16(1.6x1.6mm)(0.4mm间距)引脚兼容--NCP2815耳机放大器与竞争产品对比13LVPMAudioNCP2815–“长播”立体声耳机放大器•UltralowIq:1.8mA•HiZmode•Commonmodesense•1.2x1.6mmCSP•Extendaudioplaybacktime•Supportaudioin/outataudiojack•Removegroundloopnoise•SmallestinthemarketNCP2815withultralowpowerconsumptionextendsaudioplaybacktimeonportabledevice•Widepowersupplyrange:1.6V–3.6V•20mWtoa16Ωfrom1.8VsupplywithTHD+N0.01%•HighPSRR:-100dB,Directconnectiontothebattery•Fixedinternalgain(-1.5V/V)orexternalAdjustableGain•Ultralowcurrentshutdownmode•«Pop&Click»noiseeliminationcircuitryMobilephoneandotherportabledevicewithheadphoneoutput•CSP,12-Bump(1.2x1.6mm),0.4mmpitch•Samplenow其它特性订购及封装信息市场及应用独特特性优势价值所在框图14LVPMAudio带自动增益控制(AGC)的低EMID类放大器长播放时间(LongPlay)立体声耳机放大器音频管理集成电路(AMIC)低EMIAGCD类放大器输入/输出多工音量控制I2C接口真接地LongPlay立体声耳机放大器以模拟输入提供灵活布线藉I²C协定控制•音频管理集成电路(AMIC)是集成了立体声耳机放大器、D类扬声器放大器及I2C控制的音频子系统15LVPMAudioLowEMIAGCClassDamplifierInput/OutputMUXVolumeControlI2CinterfaceTruegroundLongPlayStereoheadsetamplifierI2CINTERFACESDASCL8LPPLPNHSLHSRCLASSDLOUDSPEAKERAMPLIFIERwithAGC+12dBPOWERSUPPLYCONVERSIONMIXER/MUXLoudspeakerVolumeHeadsetLeftVolumeHeadsetRightVolumeIN2BIN2AIN1BIN1AINPUT1PROCESSING0dBto20dBINPUT2PROCESSING0dBto20dBGND-60dBto+12dB-60dBto+12dB-60dBto+12dBHSVDDGNDPVDDVRPVRMI2CVDDC1NC1PPVMGNDNCP2704–灵活的布线及多工•AMIC在扬声器及耳机输出的2路音频输入源之间提供灵活的布线及多工(muxing)16LVPMAudioNCP2704–D类音频管理集成电路(AMIC)•PWMClassDwithslopcontrol•FullyprogrammableAGC•UltralowIqheadphone•Extensiveinput&outputmuxing•ReduceEMI•Guaranteeaudioquality&protectspeaker•Extendaudioplaybacktime•FlexibleNCP2704integratesbothspeakerandheadsetamplifiers,andextensivemuxingcontrolintoasinglechipsolution•THD+N:0.02%fortheHeadset,0.08%fortheloudspeaker•-100dBPSRRfortheHeadset,-80dBfortheloudspeaker•Wideandaccurategainselection(Mute,-60dBto+12dB)•Shortcircuitprotectioncircuit•I2CinterfaceMobilephones,portablevideoplayer,portablegame•CSP,20-bump(2.5x2.0mm)0.5mmpitch•Massproduction其它特性订购及封装信息市场及应用独特特性优势价值所在框图17LVPMAudioNCP2705–带共模感测的D类音频管理集成电路•Commonmodesensing•PWMClassDwithslopcontrol•AGCwithnon-clipandpowerlimiter•LongPlayUltralowIqHP•Extensiveinput&outputmuxing•Improvecrosstalkperformance•ReduceEMI•Guaranteeaudioquality&protectspeake