目前設計人員正在嘗試使用具有負擺幅性能的低功率音頻放大器來(lái)獲得比傳統單端放大器更高的音頻性能，通過(guò)負擺幅開(kāi)關(guān)可實(shí)現用零伏偏置音頻放大器直接驅動(dòng)多個(gè)揚聲器。具有負擺幅功能的模擬開(kāi)關(guān)和零伏偏置音頻放大器配合使用，可以實(shí)現多個(gè)揚聲器共享音源或將多個(gè)音源信號傳輸到單個(gè)揚聲器上。當終端用戶(hù)轉向使用全功能“電話(huà)+MP3”播放器組合設備時(shí)，就會(huì )體現出這兩種器件的誘人價(jià)值。

一直以來(lái)，便攜式產(chǎn)品設計人員幾乎只依賴(lài)于輸出偏置設在Vcc/2的標準放大器。這種配置非常適合與標準模擬開(kāi)關(guān)一起使用，信號通過(guò)時(shí)不會(huì )產(chǎn)生削波現象，能維持較高的音頻性能。在開(kāi)關(guān)和揚聲器之間放置一個(gè)交流耦合電容以去除音頻信號上的直流偏置電壓。

而采用新型的低功率、D類(lèi)、零偏壓輸出音頻放大器/負擺幅開(kāi)關(guān)組合則可省去交流耦合電容，從而使設計人員獲得諸多系統方面的益處，同時(shí)還能滿(mǎn)足為揚聲器提供更大功率的要求。這些益處包括成本更低、電路板占位空間更少、材料清單更簡(jiǎn)化，并能消除“POP”噪聲的主要來(lái)源。

負擺幅系統的優(yōu)勢

在交流耦合系統中，從一個(gè)音源切換到另一個(gè)音源時(shí)，或在放大器上電期間都可能產(chǎn)生“POP”噪聲。由于電容電壓突變時(shí)就會(huì )產(chǎn)生POP噪聲，因而要采用低阻抗通道，在電容上的電荷達到穩定狀態(tài)之前都要允許電流經(jīng)過(guò)。在電容充電瞬間，揚聲器上會(huì )出現電流尖峰，從而引發(fā)“POP”噪聲。而負擺幅系統的主要優(yōu)勢之一就在于能顯著(zhù)減少與音頻信號線(xiàn)布線(xiàn)有關(guān)的“POP”噪聲和喀噠聲。

負擺幅模擬開(kāi)關(guān)可以通過(guò)以下幾種方式減輕“POP”噪聲。第一種也是最重要的一種方式是去除交流耦合電容。圖1給出使用模擬開(kāi)關(guān)的傳統Vcc/2偏壓音頻通道，此處需要采用一個(gè)交流耦合電容在音頻信號到達揚聲器之前將其偏壓從Vcc/2變到零伏。這種應用方式很普遍，可使單個(gè)揚聲器非常方便地共享設備中的復合音源。

             

      圖1：帶有交流耦合電容的標準Vcc/2偏壓音頻通道。

第二種常見(jiàn)的應用是利用模擬開(kāi)關(guān)的雙向特性，實(shí)現單個(gè)放大器驅動(dòng)多個(gè)揚聲器。將音源連接到公共端口，就可利用開(kāi)關(guān)在兩個(gè)不同模式的輸出揚聲器(例如耳機和免提模式)之間傳輸音頻信號。

圖2所示為采用負擺幅音頻放大器和負擺幅模擬開(kāi)關(guān)的相同系統配置。由于放大器的音頻輸出已經(jīng)偏置在零伏，所以不再需要交流耦合電容。模擬開(kāi)關(guān)可以通過(guò)負輸入信號，因而無(wú)需改變放大器的輸出偏置以防止產(chǎn)生削波現象。去掉交流耦合電容就消除了電容充放電效應以及產(chǎn)生POP噪聲的電流尖峰，從而有效地消除了音頻系統中POP噪聲的主要來(lái)源。

       

圖2：無(wú)需交流耦合電容的負擺幅音頻系統。

去除耦合電容不僅能提高音頻性能和質(zhì)量，還能節省電路板空間(耦合電容一般體積比較大，數值大多在100~20μF之間)。除了通過(guò)負極性信號外，一些模擬開(kāi)關(guān)在不用的端口上還內置終端電阻，通過(guò)釋放掉那些由于未選端口上的寄生線(xiàn)路或板電容引起的電荷積累，進(jìn)一步增強產(chǎn)品的噪聲抑制性能。

去除電容是減少噪聲的主要因素，而增加內嵌終端電阻也有助于增強POP噪聲抑制性能。除了上述純音頻應用外，負擺幅特性也能提高多種信號共享的設計性能。

圖3所示FSA2380用于實(shí)現全速USB、音頻和UART數據之間的切換。由于這些開(kāi)關(guān)可以采用以地為參考的標準電源供電，因而不僅能處理負擺幅音頻信號，還能處理以地/Vcc/2為參考的標準信號。該功能使得這類(lèi)產(chǎn)品非常通用，設計人員可以很容易地實(shí)現不同類(lèi)型信號共享一個(gè)公共端口。

    

圖3：具有負擺幅性能的模擬開(kāi)關(guān)FSA2380可復用多種信號。

負擺幅音頻系統的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，允許設計人員在特定供電電壓范圍內提高音頻路徑的電壓擺幅。由于系統電源常限于電池所能提供的最大電壓，因此在使用Vcc/2偏壓的標準音頻信號時(shí)變化余量非常小。負擺幅放大器常使用內部充電泵，能使放大器的輸出范圍加倍，并將擺幅的中心點(diǎn)設為零伏。

例如，在標準的Vcc/2偏壓系統中，輸出信號幅度必須在零伏到Vcc之間。不過(guò)，在零伏偏置系統中，輸出幅度的峰峰值可以得到有效提高，系統設計人員利用具有負擺幅性能的模擬開(kāi)關(guān)就可以很容易地將零伏偏置信號傳輸到共享的揚聲器，從而可提供更大的音量。音頻信號幅度最多可超出最大電池電壓1V，總擺幅達5.25V。

選擇負擺幅模擬開(kāi)關(guān)時(shí)需要關(guān)注的一個(gè)重要特性是該器件在使用以地為參考的單端電源時(shí)通過(guò)負電壓的能力。例如飛兆半導體公司提供的負擺幅器件這類(lèi)開(kāi)關(guān)就針對低功率(典型值小于1μA)作了優(yōu)化，并且不包含充電泵，因而可以顯著(zhù)節省系統功率，這對功率預算緊張的設計人員而言非常重要。