筆記本電腦音頻功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-

信息技術(shù)筆ｉ己本電腦音頻功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)壩譚一秋（蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院劉家勝江蘇?蘇州２１５０２１）＃＿’‘?！埃薄！Ｒ?。?！?、‘…”…７……々’７’?！薄啊郑赫?dāng)筆記本電腦中的音頻處于非插放狀態(tài)時(shí)，會(huì)，帶來靜態(tài)電流損耗，并產(chǎn)生靜態(tài)噪音．針對(duì)以上問題，：≯設(shè)計(jì)出一種實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路，即在音頰電路中增加對(duì)一，音頻功率放大器ｌｃ的控制，使功率放大器ＩＣ在有音頻；：信號(hào)播放時(shí)可以及時(shí)啟動(dòng)。在音頻信號(hào)消失時(shí)能夠瞬間；ｊ關(guān)閉．實(shí)驗(yàn)選用的是正弦波音頻信號(hào)，良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，！表明音頻功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路可達(dá)到節(jié)能和：：戰(zhàn)少噪音輸出的目的．ｔ，關(guān)鍵詞開關(guān)控制電路ｃ．ｏｄｅｃ音頻功率放大器電：：壓比較囂節(jié)能減少噪音；：中圖分類號(hào)：ＴＰ３６文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ《，７＃７７ｉ，，＿＿ｉ…ｒ，ｆ，………，?！?，，?！矗煲砸纛l功率放大器主要是由前置級(jí)、音調(diào)級(jí)和功率放大級(jí)等三大部分構(gòu)成。前置級(jí)要求輸入阻抗高、輸出阻抗小、頻帶寬、噪聲?。饕袚?dān)控制任務(wù)，對(duì)各種聲源信號(hào)進(jìn)行選擇和處理；音調(diào)級(jí)對(duì)輸入信號(hào)主要是起到提升、衰減作用，它將微弱信號(hào)放大到，進(jìn)行各種音質(zhì)控制，以美化音色；功率放大級(jí)是音頻功放電路中的主要部分，決定輸出功率的大小，要求具有輸出效率高，輸出功率大的特點(diǎn)；所承擔(dān)的是放大任務(wù)，是將前面輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。為了驅(qū)動(dòng)筆記本電腦的揚(yáng)聲器，達(dá)到更好的擴(kuò)音效果，在目前的筆記本電腦行業(yè)中，是在音頻解碼模塊“ＣＯＤＥＣ”后連接一塊音頻功率放大ＩＣ．通常情況下，在筆記本電腦處于工作狀態(tài)時(shí)，這個(gè)音頻功率放大器是常開的。就是說，在音頻處于非播放狀態(tài)下，音頻功放仍然沒有關(guān)閉。由此。會(huì)帶來不必要的靜態(tài)電流損耗，還會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)噪音。然而，在移動(dòng)辦公中，筆記本節(jié)能是重中之重，不必要的電能損耗給筆記本續(xù)航帶來了巨大困難。針對(duì)以上問題，提出一種在音頻線路部分增加功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)控制器的設(shè)計(jì)思路，通過電壓比較器偵測(cè)“ＣＯＤＥＣ”有無音頻信號(hào)輸出來控制功率放大器的開啟與關(guān)閉，從而減少功率放大器ＩＣ的電源損耗，還消除了揚(yáng)聲器的靜態(tài)噪音。２音頻功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)電路總體設(shè)計(jì)方案功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路的原理如圖ｌ所示．電路主要包括音頻解碼模塊“ＣＯＤＥＣ”、音頻功率放大器，以及音頻功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路三部分。當(dāng)實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路偵測(cè)到“ＣＯＤＥＣ”無音頻信號(hào)發(fā)出時(shí)就發(fā)出指令．使音頻功率放大器置于關(guān)斷模式（—ＳＨＵ—ＴＤＯＷＮ）；當(dāng)“ＣＯＤＥＣ”有音頻萬方數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)出時(shí)，實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路也會(huì)立即發(fā)出指令，使音頻功率放大器瞬間回到工作狀態(tài)。圖１筆記本電腦音頻功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)控制原理框２．１電路介紹當(dāng)筆記本電腦在播放多媒體文件時(shí)，數(shù)字音頻信號(hào)將通過音頻解碼模塊“ｃｏｄｅｃ”解碼成模擬音頻信號(hào)，此后再需通過一功率放大器放大后才可接給揚(yáng)聲器。ＦＲＯＮＴ－Ｌ和ＦＲＯＮＴ－Ｒ便分別此音頻解碼模塊“ｃｏｄｃｃ”的左聲道輸出端和右聲道的輸出端，如圖２所示．同時(shí)ＦＲＯＮＴ－Ｌ和ＦＲＯＮＴ－Ｒ在本文中也分別記作Ｖ。。和Ｖ。。，表示為此實(shí)時(shí)開關(guān)電路的信號(hào)輸入端，用來實(shí)時(shí)地偵測(cè)“ｃｏｄｃｃ”的左右聲道是否有音頻信號(hào)輸出。圖２筆記本電腦音頻功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路圖這里音頻功率放大器選擇以ＡＮＰＥＣ公司生產(chǎn)的ＡＰＡ２０６８為例，當(dāng)在開啟的筆記本電腦處于空閑狀態(tài)時(shí)，靜態(tài)無音頻輸出，測(cè)得ＡＰＡ２０６８消耗的電流；而在ＡＰＡ２０６８關(guān)斷模式下（ＳＨＵＴＤＯＷＮ引腳拉底），其消耗僅為１嶂。因此有必要設(shè)計(jì)一裝置使得可以在筆記本電腦處于空閑狀態(tài)時(shí)把其功率放大器關(guān)斷（ＳＨＵＴＤＯＷＮ）．從而可以達(dá)到節(jié)約一部分電能的作用．另外由于關(guān)斷了音頻功放，使得筆記本的揚(yáng)聲器也可以徹底“靜音”了．筆記本電腦功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)電路的核心器件是由兩個(gè)電壓比較器Ｕｌ和ｕ２，以及Ｕ３和Ｕ４分別組成的一個(gè)觸發(fā)電路。以左聲道偵測(cè)為例，比較器Ｕｌ和Ｕ２分別設(shè)置成反向?qū)恚海酰驳膮⒖茧娢挥?jì)算公式為：Ｖ糍。當(dāng)筆比較器和同向比較器。Ｕ１的參考電位計(jì)算公式為：Ｖｆ記本電腦處于空閑狀態(tài)時(shí)，即“ｃｏｄｃｃ”處于靜態(tài)時(shí)，經(jīng)示波器測(cè)得“ｃｏｄｅｃ”輸出的偏置電壓是（如圖３所示），波動(dòng)在內(nèi)。那么１２３陪息技術(shù)在此時(shí)可以微調(diào)Ｒ４的阻值，設(shè)置Ｖ。和Ｖｎ的值，使得ＶＬ＜Ｖ；。Ｌ＜Ｖ。，這樣在電腦處于無音頻信號(hào)輸出時(shí)，比較器的輸出Ｖ。。為高電平（邏輯１）：當(dāng)筆記本電腦播放多媒體文件時(shí)，即“ＣＯ．ｄｅｃ”有音頻信號(hào)輸出時(shí)，Ｖ。位置將偵測(cè)到遠(yuǎn)超出設(shè)定的ＶＬ和Ｖ。門限值的范圍，于是比較器的輸出Ｖ岬將迅速拉低，輸出邏輯０。右聲道的控制同左聲道一樣。由于筆記本電腦的音頻輸出有左右兩組聲道，因此需要同時(shí)偵測(cè)兩組聲道是否都有輸出來控制音頻功放的開關(guān)。Ｕ５為與非門，其輸出端接音頻功放的開啟關(guān)斷引腳ＳＨＵＴＤＯＷＮ。只有當(dāng)Ｖ。和Ｖ。。都無音頻信號(hào)輸出時(shí)，即Ｖ。。和Ｖ。。同時(shí)輸出高電平（邏輯１）．此時(shí)與非門才輸出邏輯０，關(guān)斷音頻功放。當(dāng)Ｖ。。和Ｖ。．一中只要有一路有音頻信號(hào)輸出時(shí)，也就是兩組比較器的輸出Ｖ。。和Ｖ娜中只要有一個(gè)是邏輯０，那么與非ｆ－ｊＵ５都會(huì)迅速輸出邏輯ｌ，使音頻功放迅速?gòu)氖‰姞顟B(tài)中喚醒，不會(huì)丟失聲音信息。鹽；￡藍(lán)＝圖３“ｃｏｄｃｃ＂音頻輸出的圖４音頻功率放大器的響靜態(tài)偏置電壓應(yīng)時(shí)問２．２元件選擇２．２．１ＡＰＡ２０６８介紹ＡＰＡ２０６８是一個(gè)單片集成電路立體聲音頻功率放大器ＩＣ，可以通過調(diào)整ＤＣ電壓來控制音量的大小。在４０ｈｍ的揚(yáng)聲器上可以產(chǎn)生范圍的音頻功率，且ＴＨＤ控制在１０％內(nèi)。此功放的音量控制范圍可以從２０ｄＢ到－８０ｄＢ，并且分成３２階可調(diào)。在ＡＰＡ２０６８中，加入了“ｐｏｐ”聲音抑制電路以防止在該功放ＩＣ在上電和斷電的瞬間產(chǎn)生“ｐｏＰ”的噪音。同時(shí)，在ＡＰＡ２０６８中也加入了過熱保護(hù)電路，可防止溫度過高產(chǎn)生的損害。在ＡＰＡ２０６８的引腳中，１腳為靜音控制，高電平有效，靜音時(shí)功放ＩＣ正常工作．但輸出端無信號(hào)。２腳為關(guān)斷控制，低電平有效，當(dāng)關(guān)斷時(shí)功放Ｉｃ處于低功耗的省電休眠狀態(tài)。３腳、６腳分別為右聲道、左聲道的輸入。４腳接功放ＩＣ的偏置電壓。５腳、１２腳為電源地。１０腳、１５腳為電源。７腳、８腳為音量控制端。９腳、ｌｌ腳和１４腳、１６腳分別為功放ＩＣ的左右聲道輸出，接揚(yáng)聲器。１３腳為模式選擇：高電平為耳機(jī)模式，底電平為揚(yáng)聲器模式。２．２．２ＭＡＸ９１２０介紹ＭＡＸ９１２０是美信公司的一種電壓比較器，具有功耗低（≤３５０ｈＡ）和響應(yīng)快（、＜４５１ａｓ）的特點(diǎn)。５腳為電源Ｖｃｃ，給整個(gè)Ｉｃ提供工作電壓，２腳ＶＥＥ接電源地，３腳ＩＮ＋和４腳ＩＮ－分別為Ｉｃ的同向輸入端和反向輸入端，ｌ腳ＯＵＴ為比較器輸出．ＭＡｘ９１２０有兩種封裝：ＳＣ７０封裝和Ｓ０封裝，這里以ＳＣ７０為例，使用時(shí)需注意．３測(cè)試結(jié)果和分析在ｗｉｎｄｏｗｓ操作系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將Ｕｌ的參考電位設(shè)置。１２４萬方數(shù)據(jù)為ｖｆ２．５２，ＶＬ＝２．４８，實(shí)際量測(cè)為Ｖ。＿Ｌ處的Ｖｆ２．５１８，ＶＬ＝２．４８３；Ｖ¨處的Ｖ｝Ｉ＝２．５２１，ＶＬ－－２．４８２。當(dāng)筆記本系統(tǒng)在不運(yùn)行任何音頻文件時(shí)用人耳聽筆記本電腦揚(yáng)聲器，無任何噪音；進(jìn)而播放音樂以及點(diǎn)擊操作系統(tǒng)音量調(diào)節(jié)按鈕，這時(shí)ｖ。＿Ｌ和Ｖ。Ｊ都超出了Ｖ。和Ｖ。設(shè)定的門限范圍，于是Ｕ５迅速?gòu)倪壿嫞白優(yōu)檫壿嫞?，音頻功放迅速，迅速回到工作狀態(tài)，可立即聽到音樂聲。再播放ＩＫＨｚ正弦波音頻文件進(jìn)行示波器測(cè)量，從“ｃｏｄｃｃ”發(fā)出信號(hào)開始到音頻功率放大器從關(guān)斷狀態(tài)返回到工作狀態(tài)且有信號(hào)輸出所需要的時(shí)間，測(cè)得為６０郵（如圖４所示），此時(shí)間遠(yuǎn)低于人體的反應(yīng)時(shí)間，因此不會(huì)使人有丟失聲音信息的感覺。計(jì)算筆記本電腦在播放音頻文件時(shí)，也就是音頻功率放大器在正常工作狀態(tài)時(shí)的所需要的電流約為９ｍＡ：而在筆記本電腦處于空閑狀態(tài)時(shí)，也就是音頻功率放大器處于關(guān)斷狀態(tài)下所需電流只有ｌ雌?？梢酝ㄟ^公式Ｐ＝ＵＩ得出結(jié)論，音頻功率放大器在關(guān)斷狀態(tài)的能耗遠(yuǎn)小于其正常工作狀態(tài)的能耗。４結(jié)論筆記本功率放大器實(shí)時(shí)開關(guān)控制電路，是由兩個(gè)電壓比較器組成的雙門限比較電路?？梢杂行У貙?shí)時(shí)控制筆記本電腦中音頻功率放大器的開閉，從而實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步節(jié)省筆記本的電能的目的，也更好地消除揚(yáng)聲器靜態(tài)噪音。需要注意的是．在電壓比較器電路的選材上應(yīng)該盡可能選用低功耗高響應(yīng)元件，否則會(huì)造成電能損耗或丟失聲音信息。參考文獻(xiàn)【ｌ】周全才，李斌數(shù)字音頻功率放大器的技術(shù)與現(xiàn)狀【Ｊ】．聲頻工程和設(shè)備，２０００．１Ｉ（６）：８５～９０．【２ｌＲＥＡＬＴＥＫ公司ＡＬＣ８８８７ｌ＋２ＣｈｓｍｓｅｌＨｉｇｈＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＡｕｄｉｏＣＯＤＥＣＤａ協(xié)．－ｓｈｅｅｔ２００６ｈｔｔｐ：／／ｒｅａｌｔｅｋｉｎｆｏ／ｐｄｆｆＡＬＣ８８８－１．ｏｐｄ￡【３】張友漢新編電子線路設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)【Ｍ】福建：福建科學(xué)技術(shù)出版｛！Ｌ２００７．８９～９２．【４】可自動(dòng)關(guān)斷的揚(yáng)聲器放大器．有效節(jié)省手機(jī)功耗【Ｊ】電子設(shè)計(jì)工程。２００８０７：７７～７８．【５】李興超大規(guī)模集成電路技術(shù)基礎(chǔ)【Ｍ】．ｊＥ京：電子工業(yè)出版社．１９９９．Ｉ～３２．【６】陳華音頻技術(shù)及應(yīng)用【ＭＪ．四川：西南交通大學(xué)出版社，２００７１６６～１７５．【７ｌＡｌｄａｊａｍＭＡ．ＳｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄＰｅｒｆｏｎｎａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎａｄａｐｔｉｖｃｓｉｇｍａ－ｄｅｌｌａｍｏｄ?ｕｌａｔｏｒ．１ＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔ／ｏｎｏｎＣｉｒｃｕｉｔｓａｎｄＳｙｓｔｃｍｓＩＩ．２００ｌ４８：２３３～２４４．ｆｓ】ＡＮＰＥＣ公司ＡＰＡ２０６８Ｓ衙ｅ０２．６ＷＡｕｄｉｏＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ（砌ＤＣ＿Ｖｏｌｕｍｅ－Ｃｏｎｔｒ０１）Ｄａｔａｓｈｅｅｔ．２００５，ｈｔｔｐ：ｌｌｗｗｗｄａｌａｓｈｅｃｔｃａ＇，ａｌｏｇ．ｏｒｇ／ｄａｔａｓｈｅｅｔｓ２／５０／５０７１９３．１ｐ越【９】ＭＡＸＩＭ公司．ＭＡＸ９１１７?ＭＡＸ９１２０Ｎａｎｏｐｏｗ玎，Ｂｃｙｏｎｄ?ｔｈｅ－ＲａｉｌｓＣｏｍｐａｒａ－ｔ