音频放大器跟随小型化趋势

对于音频功率放大器而言，D类放大器由于其输出波形与PWM相同(开关式)，因而存在着EMC/EMI的问题(例如对FM形成干扰)。目前的解决方式可以是加入电感，但电感会增加物料成本。因此，如何去掉电感或是使用更便宜的磁珠，而又能通过EMC/EMI规范并有效提供系统可靠性，将是未来的主要课题。

茂达(Anpec)公司技术行销经理张森琳表示，由于节能的趋势，AB类放大器未来可能会消失在市面上，被D类放大器所取代。在小功率方面，由于D类技术的进步和工艺的成熟，单一独立的D类放大器会逐渐被集成到主芯片或SOC中。因此，独立的放大器在未来会越来越少。在大功率方面, 由于高压工艺集成不易，所以仍会是以单一的D类放大器为主。

AB类和D类放大器目前在性能上还存在一些差距，因此，未来D类放大器会逐渐走向闭环的架构, 拉近其与AB类放大器的性能差距。D类放大器也会走向数字信号的输入方式。音频电路设计的主要考虑是PCB布局和抗干扰的问题。

矽诺(Mixinno)微电子公司总经理吴祖恒认为，音频放大器市场前景非常广阔。消费类电子设备发展趋势是轻小便携。音频放大器的技术发展趋势必定会跟随这一主流的产品发展趋势，尤其是便携式音响类产品。为了让产品更轻小并能保持更长时间的播放，对音频放大器的效率要求就会更高。

吴祖恒表示，与其他一些公司不同，矽诺微电子没有介入音频放大器的低端市场，而是利用技术优势和对市场的理解以及客户现在和未来的需求，创造更高价值的音频放大器。他指出，“当一款SOP8封装AB类功放的终端售价在0.2元甚至更低时，其品质绝对是一个问题！”矽诺微电子音频放大器主要定位在中、高端市场，提供产品门槛相对更高的D类和F类功放。

很多人认为，D类功放就和DC/DC一样，完全是个PWM开关控制电源。但如果真正了解D类功放就会发现，仅SNR这项指标，国内甚至国外能将D类功放做到98dB的公司就屈指可数。但矽诺微电子经过多年的技术沉淀，多次的经验积累，掌握了这一技术。

“茂达的放大器与国外大公司相比较，性能并不逊色，而在服务与价格方面却提供了更大的弹性与竞争力，”张森琳表示。在爆破声(POP噪声)的防治上面，茂达的芯片已经能够与世界级大厂的技术同步。茂达提供了完整的放大器产品线，从线路驱动器、耳机驱动器到AB类、D类放大器等各式需求均能满足。并持续开发新的技术，例如自动增益控制(AGC)、零点交叉、无滤波器和数字信号输入技术等。

APA316X功放系列是茂达公司针对电视放大器市场所推出的产品(图1)。该系列采用数字输入，内置7段扬声器(EQ)与动态范围控制(DRC)，可以符合一般调整需求与保护喇叭的要求。APA2171功放采用单一的3.3V电源，可以提供2Vrms输出。该产品输出无需外加电容，因此，低频响应较传统架构会好很多。APA2603A/B系列功放提供了64阶直流音量调整，可以输出2.5W/4Ω/5V信号。该系列内部集成了AGC，可以保护喇叭，避免喇叭在过大的输入信号时发生烧毁。[page]

 

图1：APA3160系统框图。

矽诺微电子在2011年推出F类功放创新产品。该公司在面对PWM模式的D类功放会干扰FM系统的难题时，从应用的角度推出了创新的F类音频放大器(图2)。经过两年多的市场推广，F类音频放大器终于得到市场认可。

 

图2：F类功放解决D类功放干扰FM系统的难题。

F类功放系列经过两年的研发，无论在品质和创新方面都有提升。目前矽诺微电子已经完成单路、立体声3W系列产品的量产，5W产品也将在今年第四季度量产。F类音频放大器已经被主流品牌客户广泛接受和采用。虽然F类比AB类、D类音频放大器贵，但它却具有高效率的优势，可以提升2~4倍的电池续航能力。这样在保证播放时间不变的情况下，F类功放可以减少电池容量，从而节省音箱系统的整体物料成本。

矽诺微电子已量产高性能5W D类放大器，正式进军2.1有源音箱领域，目前已有麦博音响开始试样。该公司第四季度还将推出输出功率在5~6W的F类功放MIX2009。该创新产品会为竞争激烈的小音箱产品，特别是扩音器产品提供一次技术升级，并有机会成为蓝牙音箱的主流产品。

高性能运放追求低功耗、高精度

运算放大器产品是一个不断涌现出更新需求的领域。从工艺参数(比如低频噪声参数)，到高压、高精度的设计架构，再到运放单位增益稳定性及频响曲线的平滑度等等，无时无刻不在挑战模拟设计人员做出不断的创新和产品优化设计。[page]

帝奥(Dioo)微电子公司销售/市场营销副总裁邓少民认为，高性能放大器正在向低功耗、低噪声和高精度方向加速发展。随着智能手机、外设电量检测和家用医疗市场的发展，高性能放大器将会出现强大的市场需求，主要体现在以下三个方面：

智能手机大容量电池对电量检测精度的要求，激发了基于电流检测的高精度运放市场。这势必将取代基于电压检测电量的传统检测电路。安全家居市场(比如一氧化碳和烟雾检测传感器)将推动低电压(低至1.4V)、低功耗(低于1μA)的高性能运放市场。传统的运放由于工作电压大于2.7V以上，已经不能满足该市场的需求。医疗市场特别是手持医疗设备(如血氧仪、血糖仪和运动手表等产品)将日益普及到家庭应用(图3)。低功耗(mA级)、超低输入偏差(Vos<1mV)、高压摆率(slew rate)的运放市场，将会得到很大的增长并满足产品设计的全带宽要求。在这类应用中，基于CMOS设计的超低输入偏置电流的产品将取代基于双极型设计的运放产品。

 

图3：帝奥微电子运算放大器在手持医疗设备(手持血氧仪)上的应用。

帝奥微电子的运算放大器产品涵盖了从低功耗到高带宽、高精度的全系列产品。得益于低功耗设计专利技术，其大部分运放产品的功耗都低于竞争对手50%以下，同时所有产品的ESD性能(HBM模式)均达到8kV水平，CDM模式则达到2kV。帝奥微电子的运放最低可以工作在1.2V，功耗随电源Vcc改变发生的变化很小。同时，该公司运放的偏置电流都非常低(几个pA)，在很多需要采用电流采样的传感器场合中，可以直接实现电流到电压的转换。

帝奥微电子的音频运放产品DIO2113和DIO2112的谐波失真典型值为0.0006%，提供1.8×1.8mm的超微小封装。同时，超低的输入偏差常值(Vos<1mV)保证了产品上电噪声几乎可以忽略不计。而市场某些竞争对手的偏差则高达5mV。

音频运放有别于功放。它的功率输出较小，主要用在音频线路输出中。其负载主要是600Ω至10kΩ的负载，输出摆幅大于3V RMS。而功放的负载则为喇叭(如8Ω、4Ω)等，一般输出电流较大。在输出功率方面，目前手持设备市场对功放的需求通常在1W以上，家用电器则会达到10W以上。