以智能手機為代表的便攜式消費類電子設(shè)備，正在向著輕薄化、具有更好應(yīng)用體驗的方向發(fā)展，而音頻播放性能和效果是其中非常重要的一環(huán)，也是廣大消費者特別關(guān)注的，大家對立體聲音頻效果的要求越來越高。
以上這些對音頻放大器的性能、尺寸和功耗都提出了更高的要求。
與此同時，手機音頻放大器市場規(guī)模也非常可觀。根據(jù)SAR音頻信號鏈IC預(yù)測數(shù)據(jù)庫2018年第四季度的數(shù)據(jù)，隨著音頻播放設(shè)備的出貨量及每臺設(shè)備的頻段數(shù)量的不斷增加，2018年音頻放大器市場的出貨量已增長至2010年的3倍。“智能手機市場的放大器出貨量增長和立體聲音頻均有增長的高端和中端手機市場相關(guān)，后者的手機價格在200美元至500美元之間。”SAR Insight首席分析師Peter Cooney表示：“我們預(yù)計這一增長將進一步持續(xù)，至2022年，安裝在中端手機的放大器將從2017年的5億個增至7億個左右。”
綜上，無論是市場規(guī)模，還是OEM和消費者對各項性能提升的期待，音頻放大器，特別是便攜式消費類電子設(shè)備用的Class-D放大器具有很好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
眼下，智能手機、MP3播放器和便攜式擴展塢等手持移動音頻設(shè)備的普及將功耗問題推上了風口浪尖。現(xiàn)在，必須通過降低功耗來延長電池壽命。Class-D放大器利用脈寬調(diào)制(PWM)產(chǎn)生滿擺幅數(shù)字輸出信號，利用占空比的變化表示模擬輸入信號。由于輸出晶體管在工作期間要么完全導通，要么完全關(guān)閉，所以這些放大器的效率較高(往往高達90%或更高)。該方法完全避免了使用晶體管的線性區(qū)域，而晶體管線形區(qū)正是造成其它類型放大器效率較低的原因。現(xiàn)代的Class-D放大器的保真度也可媲美AB類放大器。
隨著音頻市場對放大器性能需求的不斷變化，音頻放大器電路結(jié)構(gòu)已經(jīng)取得了很大進步。以Cirrus Logic 剛剛發(fā)布的CS35L41這款智能升壓音頻放大器為例，其采用高級電源管理功能，封裝尺寸幾乎是其他主流DSP智能放大器的一半。通過解決立體聲移動音頻設(shè)計本身復雜的機械問題，使智能手機和電池供電便攜式設(shè)備不僅實現(xiàn)了單聲道和立體聲應(yīng)用聽覺體驗的提升，還延長了電池壽命。
CS35L41是擁有信號處理器 (DSP)的11伏升壓Class-D音頻放大器，它與Cirrus Logic的SoundClear?軟件相輔相成，可提高音頻質(zhì)量并增加智能手機的揚聲器輸出響度，使用硬件和軟件技術(shù)保護揚聲器。該器件的高級電池管理系統(tǒng)和預(yù)測算法程序能適應(yīng)不斷變化的音頻、揚聲器和電池條件，在保持音頻性能的同時，可最大限度降低功耗和電池電流。這款新型智能功率放大器還采用了該類放大器中最前沿的技術(shù)——55nm制程工藝，可實現(xiàn)5.64mm2節(jié)約空間的WLCSP封裝，這對于追求雙揚聲器設(shè)計及盡可能多新功能的OEM來說非常重要。
三大特點
綜合來看，CS35L41這款升壓音頻放大器具有三大特點：增強的音效，有效的低耗管理和節(jié)約空間的封裝。
在音效方面
SoundClear軟件可以將CS35L41適配到移動系統(tǒng)中使用的特定微型揚聲器。加強均衡器、壓縮器和心理聲學的算法可提高聲音清晰度和響度。Playback濾波器保證了揚聲器的獨特頻率響應(yīng)，同時消除了傳統(tǒng)線性相位濾波器中的預(yù)振鈴。這使得音頻工程師能夠充分利用微型揚聲器，改善移動設(shè)備用戶的游戲和視頻流音頻體驗。
CS35L41的核心是一個5.3瓦數(shù)字輸入單聲道Class-D放大器，噪聲和功耗極低。與其他智能放大器中常用的G類升壓電源相比，集成的Class-H 11伏DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器可提升電源電壓并保持更高的效率。通過自適應(yīng)跟蹤音頻電平，Class-H升壓轉(zhuǎn)換器有助于提高系統(tǒng)效率、最大限度地降低功耗并延長電池壽命。
Class-H放大器調(diào)制其電源電壓，最大程度減小輸出級的壓降。實現(xiàn)方法包括從使用多個分立式電壓到無限可調(diào)電源等。盡管與G類放大器降低輸出器件功耗的技術(shù)相類似，但Class-H放大器結(jié)構(gòu)不要求多個電源。
Class-H放大器一般比其它音頻放大器設(shè)計更復雜。這些放大器要求精確的控制電路，以預(yù)測和控制電源電壓。
在低功耗方面
CS35L41除了具有Class-H升壓和6.7毫瓦（mW）超低待機電流外，還使用高級電池管理系統(tǒng)來延長電池壽命。通過預(yù)先管理對電池的需求，放大器能夠保持最大化響度和音頻質(zhì)量，同時通過最小化電池電流消耗來保護電池，避免因不可控的低電壓而導致關(guān)機。
在尺寸方面
通過采用55nm制程工藝，不僅可以降低功耗，還進一步提升了集成度，從而減小了芯片尺寸，另外，WLCSP封裝也使芯片的整體外形更加緊湊。
結(jié)語
目前，越來越多的消費者將智能手機作為看視頻、玩游戲和聽音樂的主要設(shè)備。無論聽筒模式還是揚聲器模式，都對手機音質(zhì)提出了更高要求，而配備一款好的音頻放大器顯得愈加關(guān)鍵，消費者無需便攜式音箱，只需隨身攜帶手機就能隨時隨地享受完美音質(zhì)。這正是Cirrus Logic CS35L41的優(yōu)勢所在。
