文档介绍：手机TDD噪音解决方案!!
手机、个人数字助理(PDA) 和其它便携式通信设备常常在条件恶劣而且噪声相当大的环境下工作。这推动了新式音频功率放大器(PA) 的发展,这些 PA 提供了全差动的架构,实现了良好的射频(RF)、共模以及电源纹波抑制。本文将讨论单端架构、典型桥接负载以及全差动的音频放大器,此外还将探讨噪声对电源和 RF 校正的影响。
业界使用三种主要类型的音频功率放大器架构:单端、典型的桥接负载以及全差动的放大器。单端(SE) 音频功率放大器一般是所有架构中最简单的一种。不过,在手机中我们一般不用其驱动酷炫铃声或免提操作模式等应用的扬声器。SE 放大器一般都用于驱动耳机,用于欣赏 MP3格式的音乐或游戏音频(图 1)。
图1 单端音频功放
在典型的单电源单端配置中,需要用一个输出耦合电容器(COUT) 阻止放大器输出处的 DC 偏置,这就避免了负载中的 DC 电流。输出耦合电容器和负载阻抗形成高通滤波器,它由以下方程式决定:
其中的 RL 代表扬声器阻抗。
从性能的角度看,主要的弱点在于典型的小负载阻抗(这里是 4Ω至 8Ω的扬声器)将驱动低频转角频率(FC) 升高。因此需要较大值的 COUT 将低频传送到扬声器中。我们不妨设想这样一种情况,假设扬声器负载为 8Ω,如使用 68μF 的 COUT,则所有低于 292Hz 的频率将衰减。
为了用单端放大器取消输出电容器(COUT),我们需要分离(split) 电源轨。该解决方案对无线环境不太合适。这要求手机设计人员为负轨添加 DC 至 DC 转换器,这就提高了该解决方案的成本以及大小。此外,SE 放大器打开、关闭、进入关机状态或从关机状态恢复时总会发出"噗噗"声。当扬声器的电压发生一定(电压脉冲)变化时,这种不良噪声就会出现。这与上升时间、下降时间以及电压脉冲宽度有关。
大多数人对 20Hz 至 20kHz 的声音有反应。因此,如果脉冲长度低于 50ms,那么耳朵就不会有反应。此时频率将大于 20kHz,也就不会听到"噗噗"声。如果脉冲的上升时间多于 50ms,此时的频率将低于 20Hz,耳朵也听不到"噗噗"声。如果脉冲宽度大于 20ms,就会听到这出了名的"噗噗"声,这时脉冲的上升时间不到 50ms。由于单端放大器只有立即关闭才能产生脉冲,因此放大器的斜波上升必须大于 50ms。该速度对大多数智能电话应用来说太慢了。
在单端单电源情况下,"噗噗"声也会出现,因为输出 DC 阻碍电容器保存电荷。当放大器输出处发生变化时,其电压以及电容器上的原有电压都会加到扬声器上,结果就会发出"噗噗"声。
最后,当谈到音频放大器时,向负载供电是关键问题。在单电源情况下使用 SE 放大器时,扬声器的一端通过输出电容器连接于放大器的输出;另一端接地。这样,扬声器上的电势只能在VDD 与接地之间。我们可用以下方程式计算到负载的输出功率:
最大峰至峰输出电压是电源电压。我们假定正弦波输出,则最大 RMS 输出电压为:
最大理论输出功率为:
稍后我们将说明从相同的电源和负载阻抗,桥接式负载(BTL) 和全差动放大器可输出的功率为SE 放大器的四倍。
图2桥接式负载音频功放
目前的手机和便携式通信设备均采用一般类型的音频放大器架构:BTL 输出配置的单端输入(图 2)。BTL 放大器