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美国国家半导体: 专注音频子系统设计

记者:任卉


音频产品在移动电话中的应用越来越广泛,传统的音频子系统已经不能满足移动电话更高的音频质量要求,一方面是移动电话体积越来越小,另一方面是小的占位面积要求音频产品高度集成,而这种集成势必引发更多的噪音,如何在两者之间达到平衡,确保移动电话的话音更清晰、振铃更清脆而音乐旋律更优美成为音频产品设计面临的重大挑战。同时,由于音频子系统能为移动电话带来各种多媒体功能,如铃声下载、MP3播放等,因此其设计在移动电话中显得愈发重要。为此,日前记者以EMAIL的形式采访了美国国家半导体音频产品亚太区市场经理吴渭强先生,针对该公司Boomer系统音频产品的设计及市场方面的问题展开了交流。

问:Overture和Boomer两种技术作为美国国家半半导体音频产品的两个不同系列,在设计上有什么不同,各自的应用领域是什么?

答:Overture 系列芯片属于输出功率较高的放大器系列。大部分的 Overture 放大器都采用双极设计,适用于需要输出大功率的电子产品如家庭立体声音响系统以及多声道家庭影院系统。Overture 放大器的每声道输出功率一般都超过 10W,而供电电压可达 14V 以上。由于这款放大器的输出功率较高,因此系统需要加设一个较大的散热器。

Boomer系列芯片属于输出功率较低的 CMOS 放大器系列,适用于便携式电子产品如手机、笔记本电脑、MP3 播放机、便携式 DVD 播放机等。这些产品的每声道输出功率都不会超过 3W,而操作电压也不会超过 5V。

问:LM4857作为Boomer系列产品中的一款将音频放大器、将音量、混音控制,以及 3D 立体声等功能集成在micro SMD 封装内,这种集成使得电路板线路更密集,会不会增加噪声,该音频产品在降低噪声方面采取了哪些措施?这种集成会增加芯片的成本吗?

答:LM4857是一个高集成度的模拟解决方案,可以帮助便携式电子产品开发商解决以下几个系统设计问题:

a)设有多种不同模拟输入以及获得缓冲/供电的模拟输出,以供人机接口采用,全部输入/输出都可以获得 3D立体声加强技术的支持。

b)利用高性能的内部互连电路及专利技术精简外部模拟信号路径的复杂设计,有助于提高系统的整体信噪比及稳定性。

c)利用公共数字控制总线如I2C或 SPI 传送简单的软件指令/字,可以灵活控制信号输入及输出,将模拟干扰减至最低,有助于进一步降低系统的信噪比。

d)由于这套音频子系统充分利用了先进的专利技术以及小巧的 micro SMD 封装技术,因此可大幅缩小印刷电路板的面积,但系统性能则不会受到影响。这套音频子系统适用于体积小巧、需要采用精密电路的电子产品,这个优点是分立式元件所无法提供的。 问:手机在先后增加了多音调振铃、嵌入式相机及MP3播放等功能之后,现在的发展趋势是在电话内采用立体声扬声器。但由于手机受其体积所限,立体声扬声器的位置不得不相距较近,这样就减弱了立体声的效果,LM4857采用怎样的设计解决了这一问题?与其他同类产品相比,LM4857有哪些特点?

答:目前的便携式电子产品如多媒体手机、智能电话及 MP3 播放机都逐渐改用真正立体声的设计,亦即由左、右声道分别为左、右两个扬声器提供输出,以区别于传统的单声道扬声器及立体声耳机的设计。按照传统的设计,由于左、右两个扬声器相距太近,左、右声道的输出在空气中会产生互相抵消的作用 (串音效果),因此即使采用两个扬声器,立体声效果也会大打折扣。系统设计工程师面对的最大挑战是如何确保左、右声道的输出不会在空气中产生串音效果。

3D立体声加强技术可以将声音的覆盖范围扩大,即使左、右两个立体声扬声器相距很近,也可减低串音,有助大幅改善立体声的效果。我们的3D立体声加强系统采用先进的模拟技术,无需预先编码便可处理各种不同的输入信号。这种方法与利用软件进行编码/译码的信号处理方式不同,因为按照这种利用软件处理信号的设计,输入信号必须预先编码才可充分发挥立体声的效果。

3D立体声加强技术适用于多种不同的输入信号,例如振铃旋律、MP3 音乐以至 FM广播等,确保用户有更多的选择,也确保输出可以充分发挥立体声效果。这是采用软件执行 3D立体声效果的其它系统所无法比拟的。

LM4857 芯片采用高度集成的技术制造,因此只占用印刷电路板较小的空间,而且只需较少外置元件的支持,但又可发挥好的音频效果,因此能够满足客户的要求。美国国家半导体拥有多种不同的音频产品,其中包括设计简单的音频放大器电路及采用先进混合信号工艺技术制造的高集成度音频系统。我们希望不仅能为客户提供产品,更能为客户提供系统解决方。

问:和其他竞争对手相比,美国国家半导体音频产品在中国市场的情况怎么样,今后音频产品的开发,市场的重点会放在哪些方面?

答:手机是目前中国高速发展的市场。我们的音频放大器在手机市场上占有一席之地,Boomer 放大器及子系统产品便有 100 款以上,全部都是为便携式电子产品的音频系统而设计,可满足不同客户的不同需要。
我们除了大量投资于研发新产品之外,也与各大手机厂商紧密合作,与他们携手构思、确定及开发各种采用美国国家半导体专利技术的音频解决方案,以满足这类高效率的优质音频解决方案的严格技术要求,也满足客户目前以至将来的需要。

美国国家半导体拥有许多专利技术,例如设有全音频响应但无需加设滤波器的 D 类 (Class D) 放大器、利用较低供电电压以便输出强大功率的驱动器、I2S 立体声译码器、脉冲编码调制 (PCM) 编码/译码器、启动时间较快的开关/切换噪音抑制技术、数字麦克风接口、设计简单的控制结构等等。由于拥有这些先进的技术,因此我们可以为客户提供良好的音频解决方案。我们可以确保各生产线可以满足客户的大批量供货要求。我们将会继续致力为便携式产品投资开发新的芯片。我们也极为重视手机、个人数字助理 (PDA)、便携式 DVD 播放机等便携式产品市场以及正在快速增长的个人媒体播放机(Personal Media Player)市场。

         
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