ST最近發(fā)布了FDA903Q 規單聲道D類(lèi)音頻放大器，進(jìn)一步完善了FDA903產(chǎn)品系列。該系列其他兩款產(chǎn)品分別是FDA903D 和 FDA903U。FDA903 系列與 FDA803 系列非常相似，而且目標應用完全相同，都是汽車(chē)音響系統，只不過(guò)FDA903增加了為高端車(chē)型專(zhuān)門(mén)設計的電流檢測功能。目前，許多汽車(chē)廠(chǎng)商已經(jīng)在用 FDA803，但 FDA903 可以為客戶(hù)帶來(lái)更多功能。此外，為確保我們的產(chǎn)品更好用，FDA803 和 FDA903 引腳相互兼容。兩個(gè)系列都有 D、Q 和 U 三種型號，分別采用 PowerSSO 36 pad down、VFQFN 48 和 PowerSSO 36 pad up 封裝。

多年來(lái)，D 類(lèi)音頻放大器在汽車(chē)市場(chǎng)上蓬勃發(fā)展，這也是我們最初決定研發(fā)車(chē)規D 類(lèi)音頻放大器的原因。近些年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)提出了新的應用場(chǎng)景，對D 類(lèi)音頻放大器的依賴(lài)程度更高。首先，D 類(lèi)音頻放大器能夠達到電動(dòng)汽車(chē)的能效、設計靈活性和可靠性目標。其次，音頻放大器讓電動(dòng)汽車(chē)更安全。電動(dòng)汽車(chē)在大部分情況下確實(shí)很安靜，對于駕駛者來(lái)說(shuō)，靜謐性帶來(lái)非常棒的舒適感受，但對于行人或其他駕駛員來(lái)說(shuō)，卻是致命的危險，因為他們聽(tīng)不到有汽車(chē)駛近聲音。因此，電動(dòng)車(chē)企發(fā)明了模擬發(fā)動(dòng)機噪音的低速提示音系統 (AVAS) ，以提醒路上的其他參與者注意駛近的電動(dòng)車(chē)。下面讓我們來(lái)探討一下FDA803和FDA903是如何解決這些問(wèn)題的。

為什么選擇 D 類(lèi)音頻放大器？ 在哪里可以找到它們？

理由1: 90%能效

▲ PWM Control PWM控制

音頻放大器的基本工作原理是接收并處理輸入音頻信號，把數字信號轉換成模擬信號，輸出到揚聲器。音頻放大器的設計挑戰是確保輸出信號忠實(shí)于輸入信號，并且放大過(guò)程節能高效。最后一點(diǎn)在電動(dòng)汽車(chē)中尤為重要，因為電動(dòng)車(chē)只有節能才能延長(cháng)續航里程。因此，應盡量避免信號失真，同時(shí)保證功放的功耗也盡可能低。D 類(lèi)功放脫穎而出的原因是它在所有類(lèi)別的音頻功放中能效最高，擁有高于 90%的能效。功放通常使用脈寬調制或 sigma-delta 調制方法生成輸出信號。

理由2: 小尺寸的靈活性

目前有許多應用場(chǎng)景都在使用 D 類(lèi)音頻放大器。由于能效高，汽車(chē)和消費類(lèi)產(chǎn)品的小型揚聲器往往會(huì )優(yōu)先考慮D 類(lèi)音頻功放。因此，電視、電腦和許多其他類(lèi)型的小型音箱或電池供電的揚聲器都使用這類(lèi)放大器。D 類(lèi)音頻放大器的封裝較小，有助于縮小應用系統的外觀(guān)尺寸，甚至可以安裝在助聽(tīng)器內。FDA903Q 的尺寸僅為 7 mm x 7 mm x 1 mm。與其他類(lèi)別的音頻放大器相比，D 類(lèi)放大器的工作電壓較低。此外，高能效意味著(zhù)產(chǎn)生的熱量少，這樣，廠(chǎng)商就能夠開(kāi)發(fā)尺寸更小的娛樂(lè )系統，對希望一直節省空間，提高續航里程或燃油經(jīng)濟性的車(chē)企來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)福音。

FDA903 和 FDA803 系列有哪些共同點(diǎn)？

理由3: 多功能性

▲FDA903Q

FDA803 和 FDA903 都通過(guò)了 AEC-Q100認證，可適用于眾多汽車(chē)應用場(chǎng)景，同時(shí)幫助汽車(chē)廠(chǎng)商設計多種應用。例如，兩個(gè)系列都集成一個(gè) 108 dB 數模轉換器，可以驅動(dòng)車(chē)內外的揚聲器。它們還支持寬壓電源（3.3 V 和 18 V 之間），工程師可以通過(guò)汽車(chē)電池、外部降壓轉換器或小電池為功放供電。因此，即使在汽車(chē)電池耗盡后，ST 放大器仍可以發(fā)出報警聲或提示音提示駕駛員注意。這兩個(gè) FDA系列產(chǎn)品還提供診斷功能，以提高其運行的穩健性和靈活性。例如，系統可以檢測揚聲器短路故障或者提供放大器過(guò)熱保護功能。

理由4: 性能

這兩個(gè)系列都可以用于設計高端音頻系統，因為它們都兼容高達 192 kHz 的采樣頻率。我們的工程師還在濾波器后加一個(gè)“反饋電路”，以提高信噪比，實(shí)現平坦的頻率響應，降低輸出失真。我們在前面已經(jīng)提過(guò)，在典型的 D 類(lèi)放大器中，輸入信號先經(jīng)過(guò)調制器處理再送到輸出級，然后經(jīng)由低通濾波器濾除信號內的噪聲，最后送到揚聲器。在最后的濾波器后面增加反饋電路，放大器可以對揚聲器進(jìn)行一些測量，用于查找老化組件，優(yōu)化頻響曲線(xiàn)。

為什么 FDA903 的電流檢測很重要？

監測揚聲器

電流檢測是FDA903 的一個(gè)獨有功能。簡(jiǎn)而言之，該產(chǎn)品可以監測流向揚聲器的電流。這是客戶(hù)要求的一項功能，因為通過(guò)這個(gè)功能，客戶(hù)可以?xún)?yōu)化發(fā)送到揚聲器的模擬信號。工程師不必設計外部監測電路，從而簡(jiǎn)化了設計，縮小了系統尺寸。FDA903 還可以檢測揚聲器是否正在接收信號或是否存在問(wèn)題。最后，電流檢測可以幫助系統根據揚聲器的行為調整均衡器。 因此，開(kāi)發(fā)人員可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地提高音質(zhì)，取代揚聲器固定參數調音方法。

理由 5：電流檢測提升安全性

電流檢測可以在一定程度上解決電動(dòng)汽車(chē)帶來(lái)的最新挑戰。要使 AVAS提示音系統達到設計要求，系統必須可靠、高效。簡(jiǎn)而言之，聲音必須足夠響亮，盡管有環(huán)境噪音，也能夠提醒行人。該系統還必須可靠，駕駛者開(kāi)車(chē)不知道外部喇叭不響是不行的，因為這會(huì )導致災難性后果。通過(guò)提供診斷矩陣和電流檢測功能，FDA903 可以把安全性和可靠性提高到一個(gè)的水平。 此外，大功率輸出和優(yōu)化功能使芯片能夠驅動(dòng)外部喇叭發(fā)出洪亮的聲音，同時(shí)保持高能效。

動(dòng)手實(shí)操

▲EVAL-FDA903Q

親自試用是評測FDA803 和 FDA903 系列的最佳方法。EVAL-FDA903Q 可以讓工程師測試 FDA803Q 和 FDA903Q。因此，設計人員可以看到他們的系統是否會(huì )從FDA903Q的電流檢測功能受益。該板提供一條音頻通道，通過(guò) I2C 總線(xiàn)配置芯片，使用 I2S接口發(fā)送音頻。我們還為希望測試 PowerSSO-36 slug-up 封裝的用戶(hù)提供EVAL-FDA903U 評估板，為想要使用 slug-down 版本的用戶(hù)提供EVAL-FDA803D 板。因此，只需三塊板卡，工程師就可以測試所有配置和價(jià)位的產(chǎn)品，看看哪一個(gè)最適合他們的項目。