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为智能可听戴式设备(hearable devices)选择音频放大器

2021-04-01 Steve Taranovich 阅读:
音频系统通常使用A类(class A)、B类(class B)和AB类(class AB)放大器。但是,对于微型的听戴式装置,B类和AB类放大器由于功耗很大,因此并不是务实的选择。只要设计工程师能够确保在放大器的线性范围内操作,为前置放大器(pre-amp)选择一款有助于降低失真的A类放大器似乎才是理想的选择。

“音频放大器”(audio amplifier)是插入耳内或置于耳后的智能可听戴式设备(hearable devices;无论是有线的还是无线)之主要组成部份。UVSednc

针对听戴式装置设计,类比电路透过麦克风转换声音,进行放大和调节后,再将其发送到微控制器(MCU),让MCU进一步调节并过滤讯号,最后驱动微型扬声器,将讯号传送至耳膜。基于微处理单元(MPU)的数位处理可以促进背景杂音和声学反馈消除,增强语音效果,并提供自动增益控制(AGC)。UVSednc

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1:方块图中显示听戴式装置设计的基本建构模组。(来源:Texas InstrumentsUVSednc

音频放大器采用线性模式的电晶体来形成输出电压,该输出电压可说是输入电压的可缩放版本。UVSednc

音频系统通常使用A类(class A)、B类(class B)和AB类(class AB)放大器。但是,对于微型的听戴式装置,B类和AB类放大器由于功耗很大,因此并不是务实的选择。只要设计工程师能够确保在放大器的线性范围内操作,为前置放大器(pre-amp)选择一款有助于降低失真的A类放大器似乎才是理想的选择。UVSednc

A类放大器具有低失真和回音。问题在于,当使用小型电池时,A类放大器的能耗较高,动态范围也不大。因此,A类放大器的高能效版本——H类(class H)前置放大器或许会是更好的选择。UVSednc

然而,实际上,D类放大器正逐渐成为听戴式设计的最佳选择。早在1958年即已被提出的D类放大器,其功耗比上述的放大器更少得多了。因此,D类放大器更具有能源效率,并因而延长了电池寿命。UVSednc

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2:数位输入的D类放大器让系统设计几乎得以随插即用。(来源:Maxim IntegratedUVSednc

更重要的是,D类放大器无需使用数位类比转换器(DAC)的需求,因而能够直接驱动扬声器。声音不必经过数位处理,因此,放大后的声音更清晰、更自然,也更悦耳。UVSednc

在将更具功效的放大功能带到听戴式装置等小型装置方面,D类放大器显然扮演着至关重要的角色。医疗助听器正是D类放大器的电源效率和低杂讯特性得以大显手的另一项设计前线。UVSednc

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体PlantAnalog参考链接Audio amplifier selection in hearable designsby Steve Taranovich编译:Susan Hong)UVSednc

责编:DemiUVSednc

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Steve Taranovich
EDN资深技术编辑。Steve Taranovich是EE Time姊妹网站Planet Analog的主编,也是EDN的高级技术编辑。 Steve在电子行业拥有40年的从业经验。 他在纽约布鲁克林理工大学获得电子工程硕士学位,在纽约布朗克斯纽约大学获得BEEE学位。 他还是IEEE长岛教育活动委员会主席。 他在Burr-Brown和德州仪器公司工作多年,在模拟设计方面有丰富的经验,并有着嵌入式处理的教育背景。 Steve做了16年的电路设计工程师,随后他成为Burr-Brown Corp的首批现场应用工程师之一,并成为他们首批前往欧洲、印度和中国的全球客户经理之一。
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