Cirrus Logic 產(chǎn)品經(jīng)理Eric Eklund

人們在智能手機、平板電腦或其他便攜式設備上消費的內容似乎沒(méi)有盡頭。隨著(zhù)智能手機屏幕變得越來(lái)越大，越來(lái)越亮，并提供更好的整體視覺(jué)體驗，消費者不僅僅通過(guò)耳機，而是正以全新的方式體驗移動(dòng)內容。朋友聚在一起，把手機橫過(guò)來(lái)利用手機的外部喇叭看視頻，分享觀(guān)看和聆聽(tīng)的體驗很常見(jiàn)。多年來(lái)，許多手機的屏幕尺寸變得更大，但音頻體驗并不總能并駕齊驅?zhuān)�特別是在“響亮”喇叭模式下。 因此，更多的高端手機提供立體聲作為附加功能，通常在頂部和底部設置微型喇叭。 現在，當用戶(hù)從側面看其立體聲增強型手機時(shí)（即橫向視圖），會(huì )發(fā)現兩側都有一個(gè)喇叭，以幫助創(chuàng )建更好的“立體聲”收聽(tīng)體驗。

智能手機和其他音頻播放設備中采用立體聲音頻的趨勢表明，音頻放大器在智能手機設計中扮演著(zhù)尤為重要的角色。因此，音頻放大器在容量和技術(shù)兩方面都出現了大幅增長(cháng)（見(jiàn)下圖1）。根據SAR Insight＆Consulting音頻功率放大器市場(chǎng)增長(cháng)報告1 ：“與2010年相比，2018年音頻放大器的市場(chǎng)出貨量增長(cháng)了3倍，這不僅因為音頻播放設備出貨量的增加，而且每臺設備的通道數量也在增加�！眻蟾孢�指出，立體聲喇叭已廣泛應用于售價(jià)超過(guò)550美元的高端智能手機市場(chǎng)，特別是自2016年iPhone®7移動(dòng)數字設備立體聲的推出以來(lái)。從那時(shí)起，許多其他旗艦智能手機也在其產(chǎn)品中采用了立體聲喇叭。該分析公司還預計，立體聲將擴展到定價(jià)在200美元至500美元間的中端手機，估計2018年有近6億個(gè)放大器用于中端市場(chǎng)，到2023年預計將增加到近7億個(gè)。

圖1：終端市場(chǎng)獨立喇叭放大器全球市場(chǎng)一覽

（來(lái)源：SAR Insight & Consulting發(fā)布的2019年一季度報告）

升壓音頻放大器的重要性與日俱增

然而，在智能手機中包含立體聲的廣泛趨勢并不一定能確保高質(zhì)量的音頻體驗。為此，微型喇叭還應配備智能升壓音頻放大器，在保護喇叭免受損壞的同時(shí)使喇叭達到最大響度。智能手機音頻設計人員應使用高壓音頻放大器、喇叭監控模數轉換器（ADC）以及將微型喇叭保持在安全運行狀態(tài)的先進(jìn)算法，確保更佳、更響亮、更清晰的音頻聲音。另外，兩個(gè)喇叭通常意味著(zhù)兩個(gè)放大器。 因此，尺寸、效率、電池電流管理和音頻性能都是兩倍的重要。 因此，隨著(zhù)智能手機走向立體聲，先前未出現的音頻放大器起著(zhù)更為重要的作用。

以下是確保智能升壓音頻放大器發(fā)揮最大作用的設計清單。

尺寸 - 將各種功能納入便攜式設備時(shí)，板空間始終是一個(gè)考慮因素，一種選擇是將兩個(gè)微型喇叭放置在手機的頂部和底部。音頻放大器必須更小、更集成，特別是現在有兩個(gè)的情況下。為了解決尺寸問(wèn)題，Cirrus Logic使用55納米技術(shù)設計其最新的帶有DSP的CS35L41智能升壓放大器，使OEM更容易采用雙喇叭設計，而不會(huì )犧牲其他新功能所需的空間。

功效- SAR Insight研究還證實(shí)，由于D類(lèi)音頻放大器的效率提升，D類(lèi)在許多市場(chǎng)上幾乎都取代了AB類(lèi)放大器。在設計中也可以實(shí)現更高的功效。例如，Cirrus Logic的11伏升壓D類(lèi)放大器也使用H類(lèi)DC-DC轉換器，以比G類(lèi)更高的效率增強供應，同時(shí)額外的電池管理系統可預測地適應不斷變化的音頻、喇叭和電池情況以調節電池電流和節省電力。這強調了升壓音頻放大器不斷演進(jìn)的技術(shù)和“增強”作用，如圖2所示。

圖2：G類(lèi)和H類(lèi)供電軌電壓vs時(shí)間

喇叭保護-根據SAR Insight＆Consulting，在智能手機等使用小型喇叭的許多應用中，放大器中嵌入式DSP使用喇叭保護算法已變得越來(lái)越普遍。這些算法可在不損壞喇叭的情況下實(shí)現更高的輸出。例如，Cirrus Logic音頻放大器在1瓦喇叭中實(shí)現超過(guò)5瓦的功率。這種新型升壓音頻放大器可以提供更高偏移所需的功率，以生成更響亮、更清晰的音頻，特別是在免提電話(huà)上，而不會(huì )損壞超小型微型喇叭。SAR Insight的報告進(jìn)一步指出，“自2013年以來(lái)，中檔智能手機中喇叭保護的使用迅速增長(cháng)，因為OEM希望最大限度地提高喇叭性能，并將其與其他增強功能（例如高端編解碼器）結合使用，以實(shí)現差異化的設計�！�

音頻增強-即使具有所有這些功能，并非所有音頻增強都是相同的。為了產(chǎn)生更好的清晰度和增強的立體聲音頻以匹配那些生動(dòng)、更大的屏幕和視覺(jué)內容，集成DSP中的高級算法還應解決音頻設計問(wèn)題，如均衡、壓縮和心理聲學(xué)增強，以微調音頻回放。

隨著(zhù)用戶(hù)放棄傳統的有線(xiàn)或衛星電視，并希望看到更多不受限制的內容，智能手機和其他移動(dòng)設備正迅速成為流媒體和欣賞內容的主要平臺。為了配合更清晰、更明亮的視覺(jué)體驗，越來(lái)越多的手機正在從單聲道或單聲道音頻設計轉向雙聲道立體聲，以提供更好的聆聽(tīng)體驗。 隨著(zhù)這種趨勢的繼續，對智能功率放大器的需求變得越來(lái)越重要。這意味著(zhù)智能手機OEM不僅會(huì )在耳機和免提模式下尋求空間的節省，還能追求能效和音頻清晰度的提升，讓其產(chǎn)品在市場(chǎng)競爭中脫穎而出。

1 資料來(lái)自SAR Insight & Consulting首席研究員Peter Conney于2017年第4季度發(fā)布的音頻功率放大器報告：市場(chǎng)增長(cháng)、通道數量、放大器類(lèi)型、輸入類(lèi)型、類(lèi)、喇叭保護。更新數據來(lái)自SAR Insight & Consulting于2019年第1季度發(fā)布的音頻信號鏈IC預測DATAbase。