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艾为Multi-Level AGC第八代 K类音乐功放AW8738,音质完美重现

52RD.com 2015年6月16日 我爱研发网            参与:4人 我来说两句
  

  智能手机集成的功能越来越多,成为集通讯社交,影音娱乐,新闻资讯于一体的个人多媒体终端。消费者对音乐音质也有了更高的要求,带AGC功能的音频功放已经成为标配,但普遍都是Single-Level AGC,在输入音频信号增大时,功放的输出功率随之增大,当输出功率超过内部设定的保护阈值功率时,自动降低功放内部增益,将输出功率限制在阈值功率处;当输入音频信号减小时,功放的输出功率随之减小,当输出功率降低到内部设定的释放阈值功率时,自动恢复功放内部增益。一般NCN功能都有启动时间,释放时间的设置,启动释放时间的设置是在听感与截顶杂音之间折衷,如果启动时间较长,音量会较大,但截顶失真也会随之增多;如果启动时间较短,截顶失真会随之减少,但音量也会降低。如下图所示。

  图1  启动时间的影响示意图

  一般的音乐文件的峰值因子即峰值功率与平均功率的比值较大,范围在6~20dB左右,在播放音乐的时候,大的峰值信号输出超过了最大输出幅度,就会发生截顶失真,部分音乐会听到明显的杂音,困扰众多消费者。

  重现完美音质的音频功放:AW8738

  上海艾为电子技术股份有限公司专门针对智能手机中音乐杂音而开发的带有Multi-level AGC技术的第八代K类音乐功放AW8738,为智能手机提供了高性能的音频解决方案。AW8738是艾为K类功放家族的第八代产品,是一款全新定义的智能机音乐功放,AW8738针对智能手机中出现音乐杂音的特点,采用艾为拥有专利的Multi-Level AGC技术,内置两级AGC功能,对音频功放进行动态调整,在提升小音量音乐文件播放音量的同时,消除大音量音乐文件播放时所出现的杂音,做到了“杂音去无踪,音色更出众”,实现音乐音质的完美重现。AW8738与AW8736,AW8737引脚兼容,技术性能更加完善,噪声低至40μV,效率高达83%,且支持6ohm喇叭,继AW8736,AW8737之后必将再次引领智能机音乐功放的潮流。

  AW8738共有7个工作模式供用户选择,其中前四个模式带有Single-Level AGC功能,喇叭保护功率分别为1.2W,1W,0.8W和0.6W,第五第六个模式带有Multi-level AGC功能,喇叭保护功率分别为0.8W和0.6W,适合不同额定功率和尺寸的金属膜喇叭,即大大提升音质音量,又有效保护喇叭,同时配合Multi-Level AGC算法,使音乐纯粹自然,悦耳动听。AW8738的功能框图如图2所示,

  图2  AW8738功能框图

  Single-Level AGC功能

  在智能手机音频应用方面,如听音乐、看电影,消费者对音乐音质音量的要求越来越高,为了提升音乐播放效果,增大音量,带有防破音(NCN)功能,即single-level AGC的音频功放被大量使用, AW8738采用艾为独特的防破音功能可以通过检测放大器的破音失真,自动调整系统增益,且输出信号不受电源轨的限制,在电池电压下降时,AGC输出信号不会失真,幅度不变,保持功率恒定输出,使得输出音频信号保持圆润光滑,有效地避免了大功率过载输出对喇叭的损坏;在手机使用过程中,即使电池电压下降,AW8738依然可以提供高品质大音量的音乐享受。如图3所示。

  图3  AW8738 Single-Level AGC工作原理

  启动时间和释放时间是AGC功能的两个重要参数,直接影响防破音的效果。启动时间是从检测发现输出破音失真,到增益衰减-13.5dB所需要的时间。释放时间是指AGC功能从检测输出不再破音失真,到恢复为正常增益所需要的时间。AW8738针对手机等便携式设备的音频特点,AGC功能的启动时间设置为40ms,在保持音乐韵律的同时,有效消除破音、保护喇叭。释放时间设定为1.2s,使音乐平滑,柔和。

  Multi-Level AGC技术

  音频应用中,输入信号过大或电池电压下降等因素都会导致音频放大器的输出信号发生不希望的破音失真,并且过载的信号会对扬声器造成永久性损伤。传统的NCN功能通过检测放大器的破音失真,自动调整系统增益,但NCN功能有启动时间的设置,启动时间的设置是在听感与截顶杂音之间折衷,如果启动时间较长,音量会较大,但截顶失真也会随之增多;如果启动时间较短,截顶失真会随之减少,但音量也会降低。

  AW8738集成艾为专有的Multi-Level AGC技术,内置两级AGC功能,对音频功放进行动态调整,一级是削波控制,一级是喇叭保护功率控制。当输出信号发生削波后,削波控制环路启动,对增益进行快速压缩,极大的缩短了削波产生的时间,通过调整功率控制级的相关参数,使整体响度保持不变,在消除杂音的同时不降低听感,做到了“杂音去无踪,音色更出众”,实现音乐音质的完美重现,必将成为智能手机新的标配功能。Multi-Level AGC技术工作原理如图4所示。

  图4 Multi-Level AGC工作原理

  快速启动时间,慢速启动时间,释放时间,阈值功率电压是Multi-level AGC技术的几个重要参数, AW8738针对智能手机中出现音乐杂音的特点,提升音质音量等要求,快速启动时间设置为1ms,使输出具有很少的截顶失真,有效消除音乐播放中的杂音。慢速启动时间设置为160ms,可以保持音乐缓慢变化的韵律,同时最大限度的提升音量。释放时间设定为2.4s,既可以较好地抑制杂音,又会使音乐听起来纯净自然。Multi-Level AGC功能对音乐处理效果如图5所示。

  

图5  Multi-Level AGC音乐处理效果
    

  高效率K-chargepump电荷泵

  智能手机的触摸屏、音乐播放、游戏以及GPS导航等都相当耗电,锂电池电压的续航能力也一直是关注的焦点。AW8738采用1.5X 开环电荷泵升压技术,相对于传统电荷泵结构而言,1.5X开环电荷泵具有驱动能力强,输出电流大,效率高等优点,电荷泵功率管全部工作在开关状态,自身消耗的功率很小,效率高达93%。另外,电荷泵采用电容升压,无需电感,其工作频率高达1.1MHz, 因此外围器件可以采用小尺寸电容,节省占板面积和应用成本。


图6  K-chargepump电荷泵工作原理
  

  电荷泵的工作分为两个阶段,在充电相阶段,给飞电容CF1和CF2充电,电荷存储在飞电容上,在放电阶段,两个飞电容并联后叠加在电源电压上,从而实现升压功能,输出电压为电源电压的1.5倍。电荷泵内置软启动电路,重载限流控制环路和过压保护,碰地保护,保证芯片在异常情况下也可稳定可靠工作。

  超强TDD抑制

  TDD-Noise,俗称“电流声”,TDD-Noise可以通过两个途径干扰到音频电路,一个是电源线和地线的传导干扰;一个是天线空间辐射干扰。AW8738集成艾为专有的TDD-Noise抑制即RNS技术, 通过特有的电路架构对传导和辐射的干扰进行了全方面的抑制,芯片内部器件和走线是完全对称排布,同时对于功放敏感引脚看到的任何电路都采用RNS(RF TDD Noise Suppression)技术,不仅使射频信号难以干扰到芯片内部,即使有极少量干扰信号进入也会被完全对称的功放架构完全抵消,有效提高对TDD Noise的抑制能力。

  图7  RNS技术

  AW8738典型应用图

  图8  AW8738典型应用图

  AW8738是电荷泵升压类功放,外围只需少量的电阻电容,无需电感器件,节省PCB板面积及成本。AW8738具有七种工作模式供用户选择,其中前四个模式带有Single-level AGC功能,喇叭保护功率分别为1.2W,1W,0.8W和0.6W,第五第六个模式带有Multi-level AGC功能,喇叭保护功率分别为0.8W和0.6W。工作模式采用抗干扰一线脉冲控制方式,一线脉冲是一种只需要单GPIO口就可以对芯片进行操作,完成多种功能的控制方法,在GPIO口紧缺和布线紧张的便携式系统中很受欢迎。

  AW8738采用纤小的2mm×2mm FC-16封装,封装寄生电阻小,过电流能力强,散热性好,特别适合于智能手机等便携式设备。

  总结

  为了提升音乐播放的效果,增大音乐播放的响度,提升音乐的冲击力,目前的音频功率放大器大多带有Single-Level AGC功能,然而AGC具有启动时间的设置,需在截顶杂音与听感,音量之间进行折衷。AW8738根据智能手机音乐播放中出现杂音的特点,集成艾为专有的Multi-level AGC算法,有效消除音乐播放中的杂音,同时提升音质音量。AW8738采用效率高达93%的K-Chargepump电荷泵升压技术,使功放整体效率高达83%;高信噪比,0.02%的超低失真度和独特的Multi-Level AGC算法,重现完美音质,AW8738必将再次引领智能机音乐功放的潮流。

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