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ST手提设备的集成音频解决方案

ST公司8月19日在线座谈


精彩问答

问:请问为什么以217Hz点的PSRR的指标为考核点?

答:这是射频部分的开关频率,它会耦合到基带上,会产生一定的干扰 。

问:请问,CLASS D 和 CLASS AB相比较有哪些好处?

答:Class D的产品在效率方面有很大优势,理论上有90%以上,而Class AB只有50%左右。

问:设计音频电路时,产生噪音有几种?原因是由那几个方面造成的?如何避免这方面的问题?

答:噪声有电源噪声,背景噪声,EMI等等。电源噪声是由于电源中的纹波,背景噪声包括热噪声等等,EMI是电磁干扰造成的。使用先进的技术和优良的产品,比如高PSRR的产品可以减少电源噪声,EMI可以由一些ST的IPAD产品或者电路调试处理,但是相对来说是个难点。

问:如何实现完全没有开关和切换噪音的性能?

答:基于电路的物理特性不能说可以完全消除开关切换噪声但是可以最大限度的将它们降低到人的耳多听不到的程度。 所以我们说的产品是“NEARLY ZERO POP&CLICK”。

问:手提设备对功耗有特殊的要求,ST的音频放大器在功耗或效率上有何明显的特点?

答:手提设备因为使用电池,因此对功耗的要求相对较高。ST的音频产品在功耗方面都会优于同类其它产品,效率高功耗小是ST音频放大器的特点。例如Class D 产品的效率典型值都在85%以上。

问:1、目前的手机音响存在什么问题?
2、最好的音响的标准是什么?

答:在高端产品中对POP&CLICK的要求日趋明显。同时基于多媒体的应用越越普遍,对立体声及其音质的要求也越来越高。
业界没有最好的音响标准的评判,就一个产品而,言能最大限度的满足设计要求和用户要求。

问:请问具体的整合功能解决了原来的哪些技术问题?或者说更优化的。

答:整合功能主要是为了优化PCB使用空间等,利用我们的一些ASSP产品,可以节省音频模拟开关,把耳机和扬声器功放整合在一起,或者实现免提功能,这些使得我们的产品在功能性方面更强,当然整合也可以减少设计复杂度。 问在设计PCB是如何降低EMI,提高信噪比?在布局上有何考虑?

答:PCB的优化设计对于降低EMI起着至关重要的作用。例如元件布置要合理分区;注意电路板与元器件的高频特性,在高频情况下,电路板上的铜膜线、焊盘、接插件的分布电感和电容的作用都不容忽视,所以要尽量减少这些分布参数,线路要短; 减少信号间的交叉干扰;处理好地线;增加去耦电容等,具体请参考PCB设计的相关资料。

问:我觉得手提设备的一大特点就是要节电,所以功放采用D类很常见,那么贵公司的解决方案中AB类功放如何做到这一点的?

答:我们的AB类功放都包括了一个待机引脚,可以使功放待机,从而使消耗的电流降到10nA左右,从而节电。当然,D类功放是个趋势,但是目前技术还不像AB类那么成熟。

问:集成电路的散热是如何解决的,散热板需多大?

答:集成电路的散热是通过引脚到PCB,和封装进行散热的。在Datasheet中都会有关于热阻的参数,例如Rth(j-c),是指从芯片内部晶片到芯片封装的热阻。首先要估算芯片的功耗,然后测量出封装的温度,再利用热阻估算芯片的结温,不能超过芯片的最高工作结温,例如150℃。至于散热板需要多大,都是根据结温不能超过芯片的最高工作结温来选择的。 问:音频功放的电源有什么特别的要求?开关电源会对其造成什么影响?如何选择?

答:最好是从电源引一路电源通过LDO给音频芯片供电的输出噪声纹波等都很小可以最大限度的满足音频芯片的要求。开关电源要注意在开关频率和其带来的谐波干扰。通常开关频率都是几百KHZ,甚至是上MHZ,基于音频的范围20HZ~20KHZ,还是可以很好的控制的。

问:模拟开关阵列,I2C/SPI总线数字控制和基准电压集成在小型封装是否是一件很难操作的任务?

答:利用ST的技术,我们今天已经可以把模拟开关阵列,I2C总线,基准电压集成在小型封装内,相信将来也会有更多集成化的产品。 问:在汽车应用中,对EMC/ESD的要求很高,请问ST的芯片在这些方面有什么考虑?指标怎么样?

答:通常的指标为:
人体接触:8KV;
空气击穿:15KV。
如果您有特殊要求如TVS等,可以选用ST的ESD/EMIF保护器件。

问:选择音频放大器的标准,主要有那些?

答:输出功率;供电电压;功耗;PSRR;THD

问:Class D功放输出有无滤波器,对效率有何影响。

答:现在的CLASS D 大多都是“FILERLESS”产品, 既不需要滤波电路,不需要滤波电路的产品总体效率较需要滤波电路的要高。

问:可听见的噪音有几种? 如何降低音频可听见的噪音?

答:有诸如电源噪声,背景噪声,pop&click噪声等,利用LDO供电而不是与电源直接相连可以减小电源噪声。ST的音频产品也包括减少pop&click噪声的抑制回路。

问:目前ST的音频放大器封装是市场上最小的吗?

答:Flip-chip封装应该是市场上最小的。

问:D类放大器的EMI优化过程如何进行?分几步走?能否给出流程图?优化和不优化有何区别?

答:在CLASS D中,EMI主要是由输出造成的,很高比值的 dv/dt 和 di/dt。在不需要滤波器件的电路设计中,尽量将扬声器放在其间附近,尽可能缩短导线的长度,使用屏蔽扬声器都可以实现降低。 问:音频放大电路设计时如何处理阻抗匹配?需要注意哪些事项?

答:在阻抗匹配方面,为了获得最佳的PSRR 和CMRR,我门建议使用0.1%精度的电阻, 在这方面, CLASS D 和AB类产品的要求都是一样的。在我们的TS4994 测试中,专门有针对不同精度的电阻进行测试结果比较。

问:有些数字频产品存在数字声(噪音),请问如何有效解决?

答:在输出端加LC滤波电路可以减少数字噪声 但在手机,中受实际尺寸的限制很难具体实施。 在无滤波电路的应用中, 扬声器本身就是一个低通滤波器,所以采用定制的扬声器可以实现对高频的处理( 250KHZ 的方波 ) 和屏蔽EMI。

         
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