中心議題：

• 立體聲聲頻子係統設計
• 3D增強效應運作介紹
• 喇叭效率和頻率響應簡介

解決方案：

• 美國國家半導體LM4888解決方案

立體聲喇叭成為手機基本配備

新一代移動電話已被設計成為具備多種娛樂功能的智能型手機。像是MP3播放器
、掌上型遊樂器
、照相機

，甚或是錄影機、yidongdianshidenggongneng
，doukepeizhizaishoujihuokexieshizhuangzhizhong。jiyuyishangdeyinxiaoxuqiu，litishenglabanengrangshoujiweixiaofeizhedailaigaopinzhideshengguangxiangshou，yincichengweishoujibukehuoquedejibenpeibei。

立體聲喇叭的優勢，在於相同單聲道音頻輸入等級下，可提供額外的6dB輸出量，而其噪聲輸出等級卻不會依6dB等比例增加。這種做法能帶來更優秀的聲頻信號與噪聲比表現。

youyukexieshizhuangzhihuoshoujidetijiyouxian，lianggelabadezhifangjulishouxian，kenenghuikaodehenjin。litishenglabaruguohuxiangkaodetaijin，yindaofenlinenglibianhuijianruo
，daozhilianggelabawufachanshenglitishengxiaoguo。liyongjubei3D增強效果的聲頻子係統，便可以增加左右通道的分離效果
，從而擴大立體聲輸出音效

，把受影響的非立體聲音重現為立體聲音效。

立體聲聲頻子係統
圖１所示的立體聲聲頻子係統
，是一個包含立體聲聲頻喇叭加耳機和3D增強裝置的放大器。也就是說
，這個裝置具有立體聲喇叭及立體聲耳機驅動功能。當電源電壓Vcc=5V時，立體聲喇叭最大輸出量可達到1.3W。當每個通道在8Ω負載下、而負載降至3Ω時
，則可支援每個通道達2.1W的輸出量
，而耳機能夠在32Ω負載下輸送高達80mW至每個通道。此子係統利用兩個獨立的控製接腳來控製停機和3D開關

，操控方便，設計簡單
，並提供耳機檢測功能。

基於每個耳機檢測電路端口設計會採用不同要求，因此，該聲頻子係統提供兩個獨立的耳機（HP）控製輸入接腳。耳機的允許輸入可啟動SE輸出耳機模式和關閉BTL輸出模式。耳機感應檢測輸入需要用一個常規立體聲耳機插孔配合一起使用。剩餘的HP邏輯輸入
，能允許使用一個標準邏輯電平（Logic Level）來控製。

在此立體聲聲頻子係統的耳機檢測控製接腳中加入一個邏輯電平，將放大器A（+out）和放大器B（+out）關閉到靜音，也就是把BTL負載關閉到靜音。當應用SE輸出時
，可把靜態電流減低。[page]

圖2顯示了如何實做立體聲聲頻子係統耳機控製的功能。當耳機尚未插入到耳機插座時，R11-R13電壓分壓電路在耳機檢測接腳（接腳20）檢測到一個約50mv的電壓。這50mv的電壓使放大器A（+out）和B（+out）把立體聲聲頻子係統的BTL驅動打開。當立體聲聲頻子係統以BTL模式運作時，在負載的潛在直流應是0V。因此即使在理想條件下，輸出也不會造成錯誤。當耳機插入到耳機插座時，耳機插座內部會把 –OUTA連接切斷，並允許R13牽引耳機檢測電壓上拉到VDD。此時將立即啟動耳機功能，關閉放大器A和B

，使BTL喇叭輸出關閉。放大器繼而驅動耳機


，耳機的阻抗與外部電阻R10和R11相差相當遠，所以這些電阻對立體聲聲頻子係統輸出驅動影響能力是可以忽略的，其原因是典型的耳機阻抗為32Ω。

圖 2也(ye)顯(xian)示(shi)所(suo)推(tui)薦(jian)的(de)耳(er)機(ji)插(cha)座(zuo)電(dian)源(yuan)連(lian)接(jie)方(fang)法(fa)。該(gai)插(cha)座(zuo)配(pei)有(you)三(san)線(xian)插(cha)頭(tou)。插(cha)頭(tou)的(de)尖(jian)端(duan)和(he)套(tao)圈(quan)應(ying)當(dang)各(ge)負(fu)載(zai)兩(liang)個(ge)輸(shu)出(chu)訊(xun)號(hao)其(qi)中(zhong)之(zhi)一(yi)，而(er)套(tao)筒(tong)應(ying)當(dang)輸(shu)送(song)地(di)麵(mian)流(liu)轉(zhuan)。每(mei)個(ge)耳(er)機(ji)插(cha)座(zuo)帶(dai)有(you)一(yi)個(ge)控(kong)製(zhi)接(jie)觸(chu)接(jie)腳(jiao)
，連(lian)至(zhi)耳(er)機(ji)時(shi)足(zu)夠(gou)驅(qu)動(dong)耳(er)機(ji)檢(jian)測(ce)接(jie)腳(jiao)。還(hai)有(you)第(di)二(er)個(ge)輸(shu)入(ru)電(dian)路(lu)能(neng)夠(gou)控(kong)製(zhi)BTL或SE模式的選擇。此輸入控製接腳稱為耳機邏輯輸入（HP邏輯）。當HP邏輯輸入是邏輯電平＂高＂時
，此立體聲聲頻子係統將以SE輸出模式運作。當HP邏輯輸入是邏輯電平＂低＂時（而HP檢測接腳也是邏輯電平
＂低＂）時，此立體聲聲頻子係統將在BTL模式下進行操作。

在BTL模式輸出運作中（HP邏輯輸入是邏輯高電平＂低＂並且HP檢測輸入是邏輯高電平＂低＂）
，耳機巳直接連到SE輸出那點（在HP插座上不採用HP檢測接腳）
，此時，喇叭（BTL）和耳機（SE）將會同時運作。例如：當8Ω與 32Ω並聯時，反向的運算放大器輸出同時能驅動喇叭和HP的負載，這也不會影響此立體聲聲頻子係統的運作。有一些聲頻放大器不能承受低負載，但對此立體聲聲頻子係統而言，當喇叭降到3Ω也不會構成問題。

如上所述，採用此立體聲聲頻子係統來驅動喇叭（BTL）和耳機（SE）負載是簡單易行的。然而，隻有HP邏輯接腳用於控製BTL / SE操作並且HP檢測接腳與GND連接時，此配置才發揮作用。

3D增強效應運作
以下以 National 3D 聲頻子係統為例，說明3D增強效應如何運作。其採用交叉投入技術
，在別通道上加上本通道的一個特定比例的反相180度信號。

左擴音器輸出出現的聲頻信號是：左輸出=（左輸入- 右輸入x比率）

右擴音器輸出出現的聲頻信號是：右輸出=（右輸入- 左輸入x比率）

R3D 和 C3D兩個外部元件組成了National 3D增強效應的交叉投入網路。此網路也會產生濾波函數效果，並能控製截止頻率，而3D效應在一特定的截止頻率上開始生效。

f3D（-3dB） = 1 / 2P（R3D）（C3D）

R3D也是設置我們所需的3D效應數量的一個要素。降低R3D的值會增加3D效應的數量。R3D 以一個倍增因數而增加輸出信號。

（1 + 20k / R3D）

3D關閉
3D的邏輯電平是基於0.7Vdd而設計的。

當3D控製接腳等於邏輯電平＂0＂時，採用R2與 R8作為增益反饋電路。由於3D增強功能未開啟

，因此另一個頻道將不會產生任何信號。

頻道A增益= 2（R2/R1）
頻道B增益= 2（R8/R9）

3D啟動
當 3D控製接腳等於邏輯電平＂1＂時
，設計師可以採用R3
、R4、R7和R8作為增益反饋電路。在此文件的前麵我們已提到3D效應是採用交叉投入技術。充當一個高通濾波器（HPF）的R5
、C7和C3D是National 3D增強交叉投入網路的程序塊。由於3D效應隻在高頻率時產生，所以輸入頻率需要高於RC網路-3dB點才能啟動3D效應，當輸入頻率不足以啟動RC網路時

，反饋通道應像一個典型通道。

輸入頻率<< -3dB點時
頻道A增益=（R3+R4）/ R1
頻道B增益=（R7+ R8）/ R9

當輸入頻率高於-3dB點時，3D網路將被啟動。在此瞬間交叉投入效應便進行操作。如果輸入異相為180 度，那麼效應將出現。R3D是設置3D效應數量的要素。降低R3D的值將引起3D效應的增加，另外還要注意一點：由於R3D （R5） 和 C3D （C7）是一個HPF（高通濾波器）
，當改變R3D （R5）的值時
，-3dB點也將同時改變。

以下為一個實例
，當 R1=R3=R4=R7=R8=R9=10K、 R3D= R5=20K & C3D= C7= 2200pF、輸入電壓=250mV時，

-3dB 點 = 1 / 2pi R3D C3D
= 1/ 2 pi 20K 2200pF
= 3617Hz

–3dB點以下的頻道A增益= 2（（R3+R4） / R1） = 2 （2） = 4
當輸入= 250mV
，輸出電壓= 250mV x 4 = 1V時

在兩個輸入相差為180度時，交叉投入網路有一個附加的增益。（1 + 20K/R5）的倍增因數將引起增益的增加。所以高頻率（-3dB點之後）中的增益為

A頻道的總電壓增益 = 原有增益+其它頻道的附加增益
= 2 （（R3 + R4） /R1） + （1 + （20K/ R3D）
= 2 （（10K + 10K） / 10K） + （1+ （20K/ 20K）
= 6

總電壓增益 = 6 x 250mV
= 1.5V
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每當3D效應啟動時

，把R5設置為20k將導致增益以（1 + 20k/20k） =2 or 6dB的倍增因數而增加。

以下為實驗室的一個測量結果。讀者會發現當輸入頻率低於3.6KHz時，輸出電壓為1V
，但一旦頻率高於3.6KHz時，輸出會增至1.5V。

當試圖將R3D從20K降低至10K時，並且當–3dB點保持不變時：

以下為一個實例
，當R1=R3=R4=R7=R8=R9=10K、 R3D= R5=10K & C3D= C7= 4700pF、輸入電壓=250mV時，

-3dB點 = 1 / 2pi R3D C3D
= 1/ 2 pi 10K 4700pF
= 3386Hz

–3dB點以下的頻道A增益= 2（（R3+R4） / R1） = 2 （2） = 4：

當輸入=250mV、輸出電壓= 250mV x 4 = 1V時
在兩個輸入異相為180度時
，交叉投入網路會增加一個附加的增益。

（1 + 20K/R5）的倍增：
當輸入頻率高於–3dB點時，以上的公式才會生效。所有高頻率中（–3dB點之後）的增益為

A頻道的總電壓增益=原有增益+其它頻道的附加增益
= 2 （（R3 + R4） /R1） – （1 + （20K/ R3D）
= 2 （（10K + 10K） / 10K） + （1+ （20K/ 10K）
= 7

總電壓增益 = 7 x 250mV
= 1.75V

觀察到的3D數量也取決於其它許多因素
，如喇叭的放置及與收聽者的距離。因此，建議用戶嚐試R5（R3D）和 C7（C3D）的各種數值
，以感覺3D效應如何在應用程序中工作。對於效果來說沒有什麼對或錯
，而隻是使每位用戶達到最滿意的程度問題而已。請注意當啟動 3D模式時
，（R3和R4）,（R7和R6）的設置僅用於增益控製。當抑製3D模式時，增益由R2和R8設置。

喇叭效率和頻率響應
輸送至8W喇叭的0.5W輸出功率的有效響應，是影響喇叭效率的因數。喇叭效率的分級：0.5W的功率適用於喇叭，以喇叭之前10cm處的聲壓級（SPL）進行分級。典型的10mm喇叭在85dB和95dB SPL之間。響應也受喇叭助聲箱設計的影響。