新一代移動(dòng)電話(huà)已被設計成為具備多種娛樂(lè )功能的智能型手機。像是MP3播放器、掌上型游樂(lè )器、照相機，甚或是錄影機、移動(dòng)電視等功能，都可配置在手機或可攜式裝置中�；谝陨系囊粜枨�，立體聲喇叭能讓手機為消費者帶來(lái)高品質(zhì)的聲光享受，因此成為手機不可或缺的基本配備。
立體聲喇叭的優(yōu)勢，在于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(huì )依6dB等比例增加。這種做法能帶來(lái)更優(yōu)秀的聲頻信號與噪聲比表現。
由于可攜式裝置或手機的體積有限，兩個(gè)喇叭的置放距離受限，可能會(huì )靠得很近。立體聲喇叭如果互相靠得太近，音道分離能力便會(huì )減弱，導致兩個(gè)喇叭無(wú)法產(chǎn)生立體聲效果。利用具備3D增強效果的聲頻子系統，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。
立體聲聲頻子系
圖１所示的立體聲聲頻子系統，是一個(gè)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(shuō)，這個(gè)裝置具有立體聲喇叭及立體聲耳機驅動(dòng)功能。當電源電壓Vcc=5V時(shí)，立體聲喇叭最大輸出量可達到1.3W。當每個(gè)通道在8Ω負載下、而負載降至3Ω時(shí)，則可支援每個(gè)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(gè)通道。此子系統利用兩個(gè)獨立的控制接腳來(lái)控制停機和3D開(kāi)關(guān)，操控方便，設計簡(jiǎn)單，并提供耳機檢測功能。
圖1：典型的立體聲聲頻子系統應用線(xiàn)路（以 美國國家半導體LM4888為例）
基于每個(gè)耳機檢測電路端口設計會(huì )採用不同要求，因此，該聲頻子系統提供兩個(gè)獨立的耳機（HP）控制輸入接腳。耳機的允許輸入可啟動(dòng)SE輸出耳機模式和關(guān)閉BTL輸出模式。耳機感應檢測輸入需要用一個(gè)常規立體聲耳機插孔配合一起使用。剩余的HP邏輯輸入，能允許使用一個(gè)標準邏輯電平（Logic Level）來(lái)控制。
停機接腳 耳機邏輯接腳 耳機插座感應接腳 輸出模式
邏輯電平“高” 高 任意 SE輸出
邏輯電平“高” 低 低（耳機未插入） BTL輸出
邏輯電平“高” 任意 高（耳機已插入） SE輸出
邏輯電平“低” 任意 任意 微電關(guān)機
表1. 邏輯電平真值表
在此立體聲聲頻子系統的耳機檢測控制接腳中加入一個(gè)邏輯電平，將放大器A（+out）和放大器B（+out）關(guān)閉到靜音，也就是把BTL負載關(guān)閉到靜音。當應用SE輸出時(shí)，可把靜態(tài)電流減低。
圖2顯示了如何實(shí)做立體聲聲頻子系統耳機控制的功能。當耳機尚未插入到耳機插座時(shí)，R11-R13電壓分壓電路在耳機檢測接腳（接腳20）檢測到一個(gè)約50mv的電壓。這50mv的電壓使放大器A（+out）和B（+out）把立體聲聲頻子系統的BTL驅動(dòng)打開(kāi)。當立體聲聲頻子系統以BTL模式運作時(shí)，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(huì )造成錯誤。當耳機插入到耳機插座時(shí)，耳機插座內部會(huì )把–OUTA連接切斷，并允許R13牽引耳機檢測電壓上拉到VDD。此時(shí)將立即啟動(dòng)耳機功能，關(guān)閉放大器A和B，使BTL喇叭輸出關(guān)閉。放大器繼而驅動(dòng)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系統輸出驅動(dòng)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也顯示所推薦的耳機插座電源連接方法。該插座配有三線(xiàn)插頭。插頭的尖端和套圈應當各負載兩個(gè)輸出訊號其中之一，而套筒應當輸送地面流轉。每個(gè)耳機插座帶有一個(gè)控制接觸接腳，連至耳機時(shí)足夠驅動(dòng)耳機檢測接腳。還有第二個(gè)輸入電路能夠控制BTL或SE模式的選擇。此輸入控制接腳稱(chēng)為耳機邏輯輸入（HP邏輯）。當HP邏輯輸入是邏輯電平＂高＂時(shí)，此立體聲聲頻子系統將以SE輸出模式運作。當HP邏輯輸入是邏輯電平＂低＂時(shí)（而HP檢測接腳也是邏輯電平＂低＂）時(shí)，此立體聲聲頻子系統將在BTL模式下進(jìn)行操作。
在BTL模式輸出運作中（HP邏輯輸入是邏輯高電平＂低＂并且HP檢測輸入是邏輯高電平＂低＂），耳機巳直接連到SE輸出那點(diǎn)（在HP插座上不採用HP檢測接腳），此時(shí)，喇叭（BTL）和耳機（SE）將會(huì )同時(shí)運作。例如：當8Ω與32Ω并聯(lián)時(shí)，反向的運算放大器輸出同時(shí)能驅動(dòng)喇叭和HP的負載，這也不會(huì )影響此立體聲聲頻子系統的運作。有一些聲頻放大器不能承受低負載，但對此立體聲聲頻子系統而言，當喇叭降到3Ω也不會(huì )構成問(wèn)題。
如上所述，採用此立體聲聲頻子系統來(lái)驅動(dòng)喇叭（BTL）和耳機（SE）負載是簡(jiǎn)單易行的。然而，只有HP邏輯接腳用于控制BTL / SE操作并且HP檢測接腳與GND連接時(shí)，此配置才發(fā)揮作用。
3D增強效應運作
以下以 National 3D 聲頻子系統為例，說(shuō)明3D增強效應如何運作。其採用交叉投入技術(shù)，在別通道上加上本通道的一個(gè)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(gè)外部元件組成了National 3D增強效應的交叉投入網(wǎng)路。此網(wǎng)路也會(huì )產(chǎn)生濾波函數效果，并能控制截止頻率，而3D效應在一特定的截止頻率上開(kāi)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(gè)要素。降低R3D的值會(huì )增加3D效應的數量。R3D以一個(gè)倍增因數而增加輸出信號。
�。�1 + 20k / R3D）
3D關(guān)閉
3D的邏輯電平是基于0.7Vdd而設計的。
當3D控制接腳等于邏輯電平＂0＂時(shí)，採用R2與 R8作為增益反饋電路。由于3D增強功能未開(kāi)啟，因此另一個(gè)頻道將不會(huì )產(chǎn)生任何信號。
頻道A增益= 2（R2/R1）
頻道B增益= 2（R8/R9）
3D啟動(dòng)
當3D控制接腳等于邏輯電平＂1＂時(shí)，設計師可以?huà)裼肦3、R4、R7和R8作為增益反饋電路。在此文件的前面我們已提到3D效應是採用交叉投入技術(shù)。充當一個(gè)高通濾波器（HPF）的R5、C7和C3D是National 3D增強交叉投入網(wǎng)路的程序塊。由于3D效應只在高頻率時(shí)產(chǎn)生，所以輸入頻率需要高于RC網(wǎng)路-3dB點(diǎn)才能啟動(dòng)3D效應，當輸入頻率不足以啟動(dòng)RC網(wǎng)路時(shí)，反饋通道應像一個(gè)典型通道。
輸入頻率<< -3dB點(diǎn)時(shí)
頻道A增益=（R3+R4）/ R1
頻道B增益=（R7+ R8）/ R9
當輸入頻率高于-3dB點(diǎn)時(shí)，3D網(wǎng)路將被啟動(dòng)。在此瞬間交叉投入效應便進(jìn)行操作。如果輸入異相為180度，那么效應將出現。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(diǎn)：由于R3D （R5） 和 C3D （C7）是一個(gè)HPF（高通濾波器），當改變R3D （R5）的值時(shí)，-3dB點(diǎn)也將同時(shí)改變。
以下為一個(gè)實(shí)例，當R1=R3=R4=R7=R8=R9=10K、 R3D= R5=20K & C3D= C7= 2200pF、輸入電壓=250mV時(shí)，
-3dB點(diǎn) = 1 / 2pi R3D C3D
= 1/ 2 pi 20K 2200pF
= 3617Hz
–3dB點(diǎn)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(shí)
在兩個(gè)輸入相差為180度時(shí)，交叉投入網(wǎng)路有一個(gè)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(diǎn)之后）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
每當3D效應啟動(dòng)時(shí)，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(shí)驗室的一個(gè)測量結果。讀者會(huì )發(fā)現當輸入頻率低于3.6KHz時(shí)，輸出電壓為1V，但一旦頻率高于3.6KHz時(shí)，輸出會(huì )增至1.5V。
當試圖將R3D從20K降低至10K時(shí)，并且當–3dB點(diǎn)保持不變時(shí)：
以下為一個(gè)實(shí)例，當R1=R3=R4=R7=R8=R9=10K、R3D= R5=10K & C3D= C7= 4700pF、輸入電壓=250mV時(shí)，
-3dB點(diǎn) = 1 / 2pi R3D C3D
= 1/ 2 pi 10K 4700pF
= 3386Hz
–3dB點(diǎn)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(shí)
在兩個(gè)輸入異相為180度時(shí)，交叉投入網(wǎng)路會(huì )增加一個(gè)附加的增益。
�。�1 + 20K/R5）的倍增：
當輸入頻率高于–3dB點(diǎn)時(shí)，以上的公式才會(huì )生效。所有高頻率中（–3dB點(diǎn)之后）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(guān)察到的3D數量也取決于其它許多因素，如喇叭的放置及與收聽(tīng)者的距離。因此，建議用戶(hù)嘗試R5（R3D）和 C7（C3D）的各種數值，以感覺(jué)3D效應如何在應用程序中工作。對于效果來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么對或錯，而只是使每位用戶(hù)達到最滿(mǎn)意的程度問(wèn)題而已。請注意當啟動(dòng)3D模式時(shí)，（R3和R4）,（R7和R6）的設置僅用于增益控制。當抑制3D模式時(shí)，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的功率適用于喇叭，以喇叭之前10cm處的聲壓級（SPL）進(jìn)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。 |
