前言
一部精美的手機，配上優(yōu)美動聽的大聲音樂，無論走到哪里都能引來無數(shù)羨慕的目光。手機音質(zhì)的好壞直接影響著產(chǎn)品的成功與否，而音頻功率放大器對音樂的還原品質(zhì)有著至關重要的作用，直接影響著手機的音樂表現(xiàn)能力�？梢哉f音頻功放是任何一種多媒體功能都要用到的基本功能，而且每種功能對音頻功放的要求還不盡相同，給音頻功放的設計帶來了諸多挑戰(zhàn)。
手機行業(yè)的競爭早已進入白熱化，越來越多的功能被“擠進”了一個非常有限的空間，像FM、ATV、BT和GPS等功能都逐漸成為標配，而成本控制又做到了極致，板上留給音頻的空間越來越小，不僅難以獲得好的音質(zhì)，而且容易受到其他功能模塊的干擾，尤其是TDD-Noise和EMI干擾。面對如此多的挑戰(zhàn)，之前單一工作模式的功放產(chǎn)品已經(jīng)難以勝任現(xiàn)在音頻設計的要求。“多模功放”的概念應運而生，針對不同的應用，選擇不同的工作模式，發(fā)揮不同模式功放所固有的優(yōu)勢，
針對現(xiàn)在音頻設計面臨的諸多挑戰(zhàn)，艾為電子首次提出了“多模功放”的概念，即K5，第五代K類功放。在不同的應用條件下，對功放有不同的要求，針對可能碰到的問題，采用合適的模式工作，在源頭上徹底消除各種問題隱患。比如FM或ATV容易受到EMI干擾，可以選用FM模式；如果碰到TDD-Noise，可以選用免提模式；對于共板設計，多模功放既可以變身AB類，又可以變身D類，隨心所欲。多模功放的概念將復雜問題簡單化，化整為零，使得各種問題迎刃而解。
音頻設計面臨的挑戰(zhàn)
好音質(zhì)當然是音頻設計的不變追求，那么是不是低失真（THD），高信噪比（SNR）就是一款好功放呢？不全是，經(jīng)過這些年發(fā)展，功放技術有了長足的進步，各項指標都得到了很大提高，各家的指標貌似都差不多，但設計人員可能都碰到過這種情況：Demo板上測試，一切都OK，但一貼到手機主板上就什么問題都來了，比如音質(zhì)變差，免提有TDD-Noise，EMI干擾等。其根本原因是手機主板的環(huán)境要惡劣的多，很多指標急劇變差導致。所以抗干擾能力成為功放選型的關鍵指標，尤其是TDD-Noise和EMI干擾最為常見。
TDD-Noise
提到TDD-Noise，俗稱“電流聲”，大家都有點談虎色變，TDD Noise可以通過兩個途徑干擾到音頻電路，一個是天線輻射，理論上講，芯片的任何一個管腳都會拾取空間的射頻信號，只是大部分管腳拾取的信號不會最終傳到音頻功放的輸出上，而能干擾的輸出從而導致TDD Noise的只有音頻功放的輸入，輸出，共模電壓（如果有的話），電源和地；另一個途徑是電源線和地線的傳導。
K5采用了獨創(chuàng)的完全對稱的Anti-TDD功放架構，芯片內(nèi)部器件和走線是完全對稱排布，同時對于功放敏感引腳看到的任何電路都采用RNS（RF TDD Noise Suppression）技術，不僅使射頻信號難以干擾到芯片內(nèi)部，即使有極少量干擾信號進入也會被完全對稱的Anti-TDD功放架構完全濾除掉。
圖1：RNS技術
地線上的TDD干擾最難濾除，因為它會與輸入信號疊加在一起，所以建議在能采用差分輸入的平臺一定要使用差分輸入，且走線要平行對稱。同時K5中的“免提模式”采用“凈音”技術可以有效濾除這種TDD Noise，建議只在免提通話模式下使用。
圖2：凈音技術
EMI干擾
手機中由于FM和ATV的工作頻段相對偏低，F(xiàn)M的工作頻段是100MHz左右，ATV的大概是400-800MHz，如果板子布局或走線不夠合理，容易受到功放電路的EMI干擾。功放中EMI的來源有兩個：一個是工作頻率，如功放的調(diào)制頻率，電荷泵的工作頻率，但這個頻率一般很低，不會超過1MHz，對FM，ATV或GSM幾乎沒有干擾。
另一個主要來源是快速翻轉的邊沿，如功放的輸出方波信號，電荷泵Flying電容正負兩端的信號。K類功放由于音量比普通D類要大很多，要求功放的輸出幅度也大，導致的EMI干擾也大，盡管采用抗EMI的“EEE”邊沿控制技術，但還是會有一定的干擾。在K5中專門設置了“FM模式”，采用的是模擬輸出，輸出的是正弦波，不再是方波，在源頭上消除了產(chǎn)生EMI干擾。
在實際應用中，我們發(fā)現(xiàn)電荷泵也是會產(chǎn)生EMI干擾的，因為Flying電容的正負端是方波信號，由于方波信號的幅度不大，所以干擾也不大。K5中針對電荷泵也采用了邊沿控制技術，減緩邊沿的翻轉速度，使得電荷泵的EMI干擾大大降低。
多模K類功放
AW8735是艾為推出的第一款多模K類音頻功放，對于不同的應用，選擇不同的工作模式，發(fā)揮不同類型功放所固有的優(yōu)勢，讓整體性能最優(yōu)。共有五種工作模式：AB類、D類、FM模式、K類、免提模式。
對于AW8735的5個工作模式，實際應用中，各模式選擇原則如下：
1. 一般情況下都可以選用K類模式。
2. 如果有TDD Noise，可以在免提時工作在功放的“免提模式”，其他的仍工作在K類模式
3. 如果FM或ATV有EMI干擾，可以將FM或ATV工作在“FM模式”，EMI干擾特別大時還可以工作在D類或AB類模式，尤其是AB類模式，將沒有任何EMI干擾，其他的仍工作在K類模式。
4. 對于共板設計，可以根據(jù)客戶不同需求工作在AB類，D類和K類。不用放置多套功放電路做兼容，大大節(jié)省空間。
采用一線脈沖方式控制，可以很方便的進入任何一種工作模式，各模式的控信號如下：
圖3：一線脈沖方式控制
AW8735管腳與AW8733完全兼容，如果是工作在AW8733的第四個狀態(tài)，可以直接換成AW8735，軟硬件都不用做任何改動直接替換，方便升級換代。如果在AW8733中碰到了EMI，TDD Noise等問題，換成AW8735后只需修改軟件就可以用相應的工作模式來解決，使用起來極其方便。
總結
手機功能集成的越來越多，而體積又是向輕薄方面發(fā)展，板上留給音頻的空間越來越小，不僅難以獲得好的音質(zhì)，而且容易受到其他功能模塊的干擾。面對如此多的挑戰(zhàn)，之前單模功放產(chǎn)品已經(jīng)難以勝任現(xiàn)在音頻設計的要求。多模功放的概念應運而生，針對不同的應用，選擇不同的工作模式，發(fā)揮不同模式功放所固有的優(yōu)勢，將音頻調(diào)試，TDD Noise，EMI干擾等問題化整為零，迎刃而解。大大縮短產(chǎn)品上市時間，為客戶在激烈的競爭中占到先機。 |
