基於D類功放電路的智能揚聲器電路設計
發布時間:2021-04-13 責任編輯:wenwei
【導讀】近年來,智能家居技術一直在迅速發展。越來越多的家庭采用 Amazon Echo 和 Google Home 等智能揚聲器。yiduzhishengchanjiandanjiayongshebeidegongsi,xianzhengmianlinzhegaobaozhenyinpinshuchudexuqiu。zhezhongyinpinshuchuyuanyuanbuzhiyuputongdebibishenghuoshitongzhiyifuyijingqingxiwanbideyinlesheng;此音頻技術能使電冰箱大聲報讀食品清單,或讓照明開關提醒人們在離開房間之前關燈。
zengtianxianjindeyinpingongnengshilingrenqiebudejianjugongzuo,huishibenyijinzhangdegongchengshejituanduideshijianbiaobiandefuzafenluan。zaibenpianbowenzhong,wojiangtantaoyuzhinengjiajuyinpinshejixiangguandesidatiaozhanheruhejianhuashejiguochengdefangfa。
1.難以定義項目要求。
您要從事的項目聽上去很簡單:rangzhejianshebeijianghua。danbansuiyinpinshuchudeshixuduoshejixuanzehetiaozhan,congyiyankanguoqudoufeichangjinsidehailiangxuanzezhongtiaoxuanchushihedefangdaqi,bushiyijianrongyideshiqing。
為了簡化選擇放大器的過程,TI 的交互式框圖針對特定智能家居應用提供組件方麵的建議。例如,圖 1 顯xian示shi的de智zhi能neng揚yang聲sheng器qi框kuang圖tu,重zhong點dian介jie紹shao了le功gong能neng能neng夠gou滿man足zu多duo種zhong智zhi能neng家jia居ju設she計ji要yao求qiu的de音yin頻pin子zi係xi統tong和he大da量liang揚yang聲sheng器qi放fang大da器qi。同tong一yi頁ye上shang的de音yin頻pin參can考kao設she計ji附fu帶dai可ke用yong作zuo項xiang目mu模mo板ban的de原yuan理li圖tu和he配pei套tao部bu分fen,既ji增zeng加jia了le係xi統tong級ji知zhi識shi,又you降jiang低di了le組zu件jian選xuan擇ze的de難nan度du。

TI kuangtushikaishishejidehenbangdediyibu,danshiyangshengqifangdaqidexuanzezuizhongjiangqujueyunindexiangmuyaoqiu。zuichangjiandezhinengjiajuchanpinyaoqiuzhongdeliangge,shigaoxiaolvhejianjieerzhongdianmingxideshebeigaiyaowenjian。
2.音頻輸出和先進功能會降低能源效率。
為wei智zhi能neng家jia居ju設she備bei添tian加jia額e外wai功gong能neng會hui增zeng加jia功gong耗hao,音yin頻pin功gong能neng也ye會hui導dao致zhi這zhe樣yang的de結jie果guo。隨sui著zhe科ke技ji公gong司si不bu斷duan努nu力li開kai發fa綠lv色se環huan保bao技ji術shu和he政zheng府fu頒ban布bu有you關guan備bei用yong電dian源yuan的de法fa規gui,優you化hua下xia一yi代dai產chan品pin使shi其qi功gong耗hao不bu斷duan下xia降jiang就jiu變bian得de日ri益yi重zhong要yao了le。低di效xiao率lv的de音yin頻pin係xi統tong是shi浪lang費fei功gong率lv和he降jiang低di用yong戶hu滿man意yi度du的de主zhu要yao元yuan凶xiong之zhi一yi,它ta增zeng加jia電dian費fei開kai支zhi,還hai能neng更geng快kuai速su地di消xiao耗hao電dian池chi電dian能neng,甚shen至zhi使shi設she備bei發fa熱re。
音頻放大器不總是起到上述作用,但是在用戶需要反饋或通知時,它們則必須響應;想一想閑置模式下的安防攝像機或智能顯示屏,就會明白其中的道理。另一方麵,在開泳池派對時,藍牙® 揚聲器需要高效播放夏日樂單,這樣它的電池才能維持一整天。
為解決以智能家居為核心的應用問題,TI 最新的揚聲器放大器擁有了先進的內置功耗管理功能。這一專有的混合調製方案可將 >12-V 係統中的待機電流損耗降至最低,同時采用音頻信號包絡跟蹤算法的板載 H 類升壓設置,能夠將電池供電係統的電池續航時間延長多達 40%。圖 2 說明了受算法控製的多步升壓,尤其是在播放音頻且增益較低的情況下,是如何顯著節約固定式 12V 電源軌的功耗的。

3.物理條件局限限製了音頻性能。
電子設備已經縮水為極簡潔的設計。家用設備小巧的外形從未給音頻功能留有餘地,這使得添加額外組件,比如放大器、數字信號處理器(DSP)、升壓轉換器和揚聲器,而又不增大總體尺寸成為一件困難的事情。
TI 的音頻團隊充分考慮了這些局限,把主要精力放在製作集成更多功能的放大器上,以便減少外部組件並優化音頻子係統占用的空間。
智能家居生態係統的核心是智能揚聲器,它的高品質音樂和虛擬輔助反饋對於博取高用戶滿意度至關重要。增添音頻 DSP 來產生高品質輸出,亦同時增加了成本和印刷電路板(PCB)體積。TI 提(ti)供(gong)集(ji)成(cheng)了(le)處(chu)理(li)能(neng)力(li)的(de)音(yin)頻(pin)放(fang)大(da)器(qi),於(yu)是(shi)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)調(tiao)節(jie)揚(yang)聲(sheng)器(qi)輸(shu)出(chu)最(zui)清(qing)晰(xi)的(de)虛(xu)擬(ni)輔(fu)助(zhu)響(xiang)應(ying)和(he)最(zui)豐(feng)富(fu)的(de)音(yin)樂(le)體(ti)驗(yan)。外(wai)部(bu)回(hui)聲(sheng)消(xiao)除(chu)算(suan)法(fa)甚(shen)至(zhi)能(neng)夠(gou)利(li)用(yong)預(yu)處(chu)理(li)後(hou)的(de)信(xin)號(hao),幫(bang)助(zhu)智(zhi)能(neng)揚(yang)聲(sheng)器(qi)更(geng)準(zhun)確(que)地(di)區(qu)分(fen)音(yin)頻(pin)輸(shu)出(chu)和(he)用(yong)戶(hu)語(yu)音(yin)命(ming)令(ling)。
D 類揚聲器放大器的高開關頻率,導致電磁幹擾(EMI),使音頻信號失真。這通常需要由多個大型電感器進行抑製。但是諸如擴展頻譜和相位優化等功能不需要外部電感器就能抑製 EMI,既節省空間和成本,又能產生超低失真的音頻輸出。
一般來說,揚聲器輸出功率與其尺寸緊密相關;ruguoninxiangyaogengdadeyinliang,jiuxuyaogengdadehuannengqi,danzaishejikongjianjucudechanpinshikenengwufashiyonghuannengqi。keshimenlingxuyaogaoshengheqingxidishuchujiatingzhurenshuodehua,jishizaicaozahuanjingzhongyebixuzuodaozheyidian,tongshihaiyaobaochixiaoqiaoxianbodewaixing。shihezhexieshejidezhinengyangshengqi,shuchudegonglvyejiaodi,yincigengyiyuyinguorehechaowenersunhuai。danyouyuyoule TI 揚聲器保護算法,較小的揚聲器也能安全輸出較高音量,達致前所未有的優越音質。
如圖 3 所示,采用揚聲器保護算法的 TI 智(zhi)能(neng)放(fang)大(da)器(qi),使(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)能(neng)夠(gou)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)揚(yang)聲(sheng)器(qi)功(gong)能(neng)和(he)輸(shu)出(chu)更(geng)高(gao)的(de)平(ping)均(jun)功(gong)率(lv),而(er)又(you)不(bu)會(hui)把(ba)換(huan)能(neng)器(qi)集(ji)成(cheng)從(cong)設(she)計(ji)中(zhong)拿(na)掉(diao)。在(zai)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)中(zhong),音(yin)量(liang)的(de)視(shi)場(chang)合(he)變(bian)化(hua)意(yi)味(wei)著(zhe)訪(fang)客(ke)坐(zuo)在(zai)車(che)裏(li),即(ji)使(shi)旁(pang)邊(bian)有(you)汽(qi)車(che)飛(fei)馳(chi)而(er)過(guo),也(ye)能(neng)輕(qing)鬆(song)聽(ting)到(dao)主(zhu)人(ren)的(de)聲(sheng)音(yin)。

小(xiao)外(wai)形(xing)裝(zhuang)置(zhi)散(san)熱(re)不(bu)佳(jia),也(ye)給(gei)不(bu)斷(duan)縮(suo)小(xiao)的(de)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)產(chan)品(pin)帶(dai)來(lai)了(le)問(wen)題(ti)。熱(re)量(liang)可(ke)以(yi)損(sun)害(hai)內(nei)部(bu)組(zu)件(jian),形(xing)成(cheng)不(bu)良(liang)的(de)用(yong)戶(hu)體(ti)驗(yan),或(huo)者(zhe)如(ru)果(guo)未(wei)能(neng)正(zheng)確(que)處(chu)置(zhi)會(hui)引(yin)起(qi)裝(zhuang)置(zhi)起(qi)火(huo)。設(she)計(ji)時(shi)牢(lao)記(ji)散(san)熱(re),就(jiu)表(biao)示(shi)考(kao)慮(lv) PCB bujuhetongxianhoudu,huobushuruwenduzhefandenggongnengshiyangshengqifangdaqijianshaosanre,fangfashizaiguoreqingkuangxia,dongtaitiaojieyinpinxinhaodezengyi。zaishejianquankekaochanpindechushijieduan,jiubixulaojireliangguanli。
4.運用先進的音頻放大器技術/功能,要求深厚的專業技能,並且實施起來有難度。
先(xian)進(jin)功(gong)能(neng)能(neng)解(jie)決(jue)許(xu)多(duo)問(wen)題(ti),這(zhe)在(zai)方(fang)案(an)研(yan)究(jiu)階(jie)段(duan)聽(ting)上(shang)去(qu)很(hen)不(bu)錯(cuo),但(dan)如(ru)果(guo)很(hen)難(nan)實(shi)施(shi)就(jiu)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)價(jia)值(zhi)了(le),尤(you)其(qi)對(dui)於(yu)首(shou)次(ci)設(she)計(ji)音(yin)頻(pin)的(de)工(gong)程(cheng)師(shi)而(er)言(yan)更(geng)是(shi)如(ru)此(ci)。從(cong)零(ling)開(kai)始(shi)構(gou)建(jian)特(te)性(xing)或(huo)通(tong)過(guo)外(wai)部(bu)組(zu)件(jian)實(shi)施(shi)是(shi)困(kun)難(nan)的(de),一(yi)來(lai)不(bu)能(neng)有(you)效(xiao)使(shi)用(yong) PCB 空間,二來需要電力電子和信號處理方麵的專業知識。為簡化下一代產品的設計,TI 不僅為放大器集成了多種功能,而且還提供免費的軟件工具幫助用戶輕鬆控製它們。
PurePath™ Console 3 軟件套裝通過連接各設備的評估模塊(EVM)簡化了對這些設備的操控,便於工程師在現代化且易於使用的圖形用戶界麵中迅速調整音頻輸出、標定設置和體現揚聲器的特征。
逐步調節和特征化向導及大量培訓資源,拉平了與學習新工具相關的學習曲線(即,降低了學習難度,減少了學習時間)。該軟件兼容多種 TI 音頻評估模塊(EVM),支持項目在未來采用新設備,軟件套件則不需要變化。
由於功耗管理、揚聲器保護和音頻均衡都集成到了 TI 設備中,通過 PurePath Console ruanjiankeyiqingsongpeizhitamen。tamenzhixuyaohenshaohuowanquanbuxuyaoewaideruanjiankaifagongzuo,zheshidewomenyunyongzhexieshebeiheruanjianbiannenggouchuangzaochugaogonghaoguanlixiaolv、高保真的音頻子係統,在提高用戶滿意度之餘,有很大的把握能夠契合總體項目時間安排。
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