對于音頻功率放大器而言，D類放大器由于其輸出波形與PWM相同(開關(guān)式)，因而存在著EMC/EMI的問題(例如對FM形成干擾)。目前的解決方式可以是加入電感，但電感會增加物料成本。因此，如何去掉電感或是使用更便宜的磁珠，而又能通過EMC/EMI規(guī)范并有效提供系統(tǒng)可靠性，將是未來的主要課題。
茂達(dá)(Anpec)公司技術(shù)行銷經(jīng)理張森琳表示，由于節(jié)能的趨勢，AB類放大器未來可能會消失在市面上，被D類放大器所取代。在小功率方面，由于D類技術(shù)的進(jìn)步和工藝的成熟，單一獨(dú)立的D類放大器會逐漸被集成到主芯片或SOC中。因此，獨(dú)立的放大器在未來會越來越少。在大功率方面, 由于高壓工藝集成不易，所以仍會是以單一的D類放大器為主。
AB類和D類放大器目前在性能上還存在一些差距，因此，未來D類放大器會逐漸走向閉環(huán)的架構(gòu), 拉近其與AB類放大器的性能差距。D類放大器也會走向數(shù)字信號的輸入方式。音頻電路設(shè)計的主要考慮是PCB布局和抗干擾的問題。
矽諾(Mixinno)微電子公司總經(jīng)理吳祖恒認(rèn)為，音頻放大器市場前景非常廣闊。消費(fèi)類電子設(shè)備發(fā)展趨勢是輕小便攜。音頻放大器的技術(shù)發(fā)展趨勢必定會跟隨這一主流的產(chǎn)品發(fā)展趨勢，尤其是便攜式音響類產(chǎn)品。為了讓產(chǎn)品更輕小并能保持更長時間的播放，對音頻放大器的效率要求就會更高。
吳祖恒表示，與其他一些公司不同，矽諾微電子沒有介入音頻放大器的低端市場，而是利用技術(shù)優(yōu)勢和對市場的理解以及客戶現(xiàn)在和未來的需求，創(chuàng)造更高價值的音頻放大器。他指出，“當(dāng)一款SOP8封裝AB類功放的終端售價在0.2元甚至更低時，其品質(zhì)絕對是一個問題！”矽諾微電子音頻放大器主要定位在中、高端市場，提供產(chǎn)品門檻相對更高的D類和F類功放。
很多人認(rèn)為，D類功放就和DC/DC一樣，完全是個PWM開關(guān)控制電源。但如果真正了解D類功放就會發(fā)現(xiàn)，僅SNR這項指標(biāo)，國內(nèi)甚至國外能將D類功放做到98dB的公司就屈指可數(shù)。但矽諾微電子經(jīng)過多年的技術(shù)沉淀，多次的經(jīng)驗積累，掌握了這一技術(shù)。
“茂達(dá)的放大器與國外大公司相比較，性能并不遜色，而在服務(wù)與價格方面卻提供了更大的彈性與競爭力，”張森琳表示。在爆破聲(POP噪聲)的防治上面，茂達(dá)的芯片已經(jīng)能夠與世界級大廠的技術(shù)同步。茂達(dá)提供了完整的放大器產(chǎn)品線，從線路驅(qū)動器、耳機(jī)驅(qū)動器到AB類、D類放大器等各式需求均能滿足。并持續(xù)開發(fā)新的技術(shù)，例如自動增益控制(AGC)、零點(diǎn)交叉、無濾波器和數(shù)字信號輸入技術(shù)等。
APA316X功放系列是茂達(dá)公司針對電視放大器市場所推出的產(chǎn)品(圖1)。該系列采用數(shù)字輸入，內(nèi)置7段揚(yáng)聲器(EQ)與動態(tài)范圍控制(DRC)，可以符合一般調(diào)整需求與保護(hù)喇叭的要求。APA2171功放采用單一的3.3V電源，可以提供2Vrms輸出。該產(chǎn)品輸出無需外加電容，因此，低頻響應(yīng)較傳統(tǒng)架構(gòu)會好很多。APA2603A/B系列功放提供了64階直流音量調(diào)整，可以輸出2.5W/4Ω/5V信號。該系列內(nèi)部集成了AGC，可以保護(hù)喇叭，避免喇叭在過大的輸入信號時發(fā)生燒毀。
圖1：APA3160系統(tǒng)框圖。
矽諾微電子在2011年推出F類功放創(chuàng)新產(chǎn)品。該公司在面對PWM模式的D類功放會干擾FM系統(tǒng)的難題時，從應(yīng)用的角度推出了創(chuàng)新的F類音頻放大器(圖2)。經(jīng)過兩年多的市場推廣，F(xiàn)類音頻放大器終于得到市場認(rèn)可。
圖2：F類功放解決D類功放干擾FM系統(tǒng)的難題。
F類功放系列經(jīng)過兩年的研發(fā)，無論在品質(zhì)和創(chuàng)新方面都有提升。目前矽諾微電子已經(jīng)完成單路、立體聲3W系列產(chǎn)品的量產(chǎn)，5W產(chǎn)品也將在今年第四季度量產(chǎn)。F類音頻放大器已經(jīng)被主流品牌客戶廣泛接受和采用。雖然F類比AB類、D類音頻放大器貴，但它卻具有高效率的優(yōu)勢，可以提升2~4倍的電池續(xù)航能力。這樣在保證播放時間不變的情況下，F(xiàn)類功放可以減少電池容量，從而節(jié)省音箱系統(tǒng)的整體物料成本。
矽諾微電子已量產(chǎn)高性能5W D類放大器，正式進(jìn)軍2.1有源音箱領(lǐng)域，目前已有麥博音響開始試樣。該公司第四季度還將推出輸出功率在5~6W的F類功放MIX2009。該創(chuàng)新產(chǎn)品會為競爭激烈的小音箱產(chǎn)品，特別是擴(kuò)音器產(chǎn)品提供一次技術(shù)升級，并有機(jī)會成為藍(lán)牙音箱的主流產(chǎn)品。
高性能運(yùn)放追求低功耗、高精度
運(yùn)算放大器產(chǎn)品是一個不斷涌現(xiàn)出更新需求的領(lǐng)域。從工藝參數(shù)(比如低頻噪聲參數(shù))，到高壓、高精度的設(shè)計架構(gòu)，再到運(yùn)放單位增益穩(wěn)定性及頻響曲線的平滑度等等，無時無刻不在挑戰(zhàn)模擬設(shè)計人員做出不斷的創(chuàng)新和產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計。
帝奧(Dioo)微電子公司銷售/市場營銷副總裁鄧少民認(rèn)為，高性能放大器正在向低功耗、低噪聲和高精度方向加速發(fā)展。隨著智能手機(jī)、外設(shè)電量檢測和家用醫(yī)療市場的發(fā)展，高性能放大器將會出現(xiàn)強(qiáng)大的市場需求，主要體現(xiàn)在以下三個方面：
智能手機(jī)大容量電池對電量檢測精度的要求，激發(fā)了基于電流檢測的高精度運(yùn)放市場。這勢必將取代基于電壓檢測電量的傳統(tǒng)檢測電路。安全家居市場(比如一氧化碳和煙霧檢測傳感器)將推動低電壓(低至1.4V)、低功耗(低于1μA)的高性能運(yùn)放市場。傳統(tǒng)的運(yùn)放由于工作電壓大于2.7V以上，已經(jīng)不能滿足該市場的需求。醫(yī)療市場特別是手持醫(yī)療設(shè)備(如血氧儀、血糖儀和運(yùn)動手表等產(chǎn)品)將日益普及到家庭應(yīng)用(圖3)。低功耗(mA級)、超低輸入偏差(Vos<1mV)、高壓擺率(slew rate)的運(yùn)放市場，將會得到很大的增長并滿足產(chǎn)品設(shè)計的全帶寬要求。在這類應(yīng)用中，基于CMOS設(shè)計的超低輸入偏置電流的產(chǎn)品將取代基于雙極型設(shè)計的運(yùn)放產(chǎn)品。
圖3：帝奧微電子運(yùn)算放大器在手持醫(yī)療設(shè)備(手持血氧儀)上的應(yīng)用。
帝奧微電子的運(yùn)算放大器產(chǎn)品涵蓋了從低功耗到高帶寬、高精度的全系列產(chǎn)品。得益于低功耗設(shè)計專利技術(shù)，其大部分運(yùn)放產(chǎn)品的功耗都低于競爭對手50%以下，同時所有產(chǎn)品的ESD性能(HBM模式)均達(dá)到8kV水平，CDM模式則達(dá)到2kV。帝奧微電子的運(yùn)放最低可以工作在1.2V，功耗隨電源Vcc改變發(fā)生的變化很小。同時，該公司運(yùn)放的偏置電流都非常低(幾個pA)，在很多需要采用電流采樣的傳感器場合中，可以直接實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。
帝奧微電子的音頻運(yùn)放產(chǎn)品DIO2113和DIO2112的諧波失真典型值為0.0006%，提供1.8×1.8mm的超微小封裝。同時，超低的輸入偏差常值(Vos<1mV)保證了產(chǎn)品上電噪聲幾乎可以忽略不計。而市場某些競爭對手的偏差則高達(dá)5mV。
音頻運(yùn)放有別于功放。它的功率輸出較小，主要用在音頻線路輸出中。其負(fù)載主要是600Ω至10kΩ的負(fù)載，輸出擺幅大于3V RMS。而功放的負(fù)載則為喇叭(如8Ω、4Ω)等，一般輸出電流較大。在輸出功率方面，目前手持設(shè)備市場對功放的需求通常在1W以上，家用電器則會達(dá)到10W以上。 |
