出色的音頻功能已是手機的重要特征，尤其是在多媒體手機中，高質量的音頻技術不可或缺。在音樂手機這類多媒體手機中，D類音頻放大器是最合适的方案，它具有效率高、發熱少、功耗低，電池使用壽命長等優點。而線性AB類放大器則擁有低成本優勢。但是不論是D類功放，還是AB類功放都需要貼近手機的實際應用。在實際應用中出現瞭(le)很多需要解決的問題，而隻有解決瞭(le)這些問題才能使D類功放真正得以大量推廣。本文讨論瞭(le)手機上常用的單聲道D類功放容易出現的問題，並(bìng)介紹埃派克森小功率D類功放A7013如何解決這些問題。

增益變化過高導緻喇叭損壞

手機上常用的單聲道D類功放採用外接輸出電阻(如圖1)調節增益，由於(yú)增益誤差引起喇叭損壞，這個問題已逐漸引起手機廠商的關注。近期，國内多家知名手機制造商均有反饋，在手機設計中採用大增益單聲道D類功放，終端客戶大音量播放聲音，長期使用有損壞喇叭的現象，即使更換瞭(le)包括國外大廠在内的其他芯片，問題仍沒有得到明顯改善。後來改用埃派克森微電子的D類功放A7013，返修現象大幅下降近８０％。

衆所周知，半導體工藝很難獲得絕對值準確(què)的電阻，通常使用的多晶矽電阻的絕對值變化率爲±20％，而外部電阻相對來說絕對值較爲精準。因此當客戶使用大增益工作的時候，增益容易偏移出喇叭的最大功率範圍，從而引起喇叭損壞。而半導體工藝中很容易獲得電阻相對值匹配的精準，刻意匹配布局就能很容易達到0.1％的匹配精度，我們可以利用這一點來避免由於(yú)内部電阻偏移引起的增益偏移，具體方案如下：

圖1 傳統增益設置, 圖2 改進後的增益設置

方案一：如圖2所示，在保證外部增益可控的同時，片内保留10k輸入電(diàn)阻。(以下假設片外電(diàn)阻不會有絕對(duì)值偏差)

假設如圖1中300k芯片内部電(diàn)阻偏移20％，則增益會偏移20％，正常15倍的增益會偏移12到18倍，因此功率會超過額(é)定功率。

Gainmax＝300×120％/20＝18＝15×(1＋20％)

Gainmin＝300×80％/20＝12＝15×(1－20％)

如果採(cǎi)用如圖2改進後的增益設置，同樣假設300k電阻偏移20％，則内部10k電阻也會同比例偏移20%(由於(yú)匹配精度可以達到0.1％)。

Gainmax＝300×120％/(10+10×120％)＝16.36＝15×(1＋9.1％)

Gainmin＝300×80％/(10＋10×80％)＝13.33＝15×(1－11.1％)

所以改進後(hòu)的方案中，增益最大值偏移9.1％，增益最小值偏移11.1％，遠遠低於(yú)改進前20％的偏移水平。

方案二：

通過犧牲芯片成品率的方式，将芯片篩選到電阻漂移10％，同樣改進後的方法也會獲得更精準的增益上限，從而避免瞭(le)手機廠(chǎng)商增益向大偏移而引起的喇叭損壞。

方案三：

産(chǎn)品也可以通過自動(dòng)增益控制(AGC)來實現，大功率時避免燒壞喇叭。但這種方案通常成本大大提高。

由此可見，對於D類功放IC設計公司來說，方案一不會增加成本，並(bìng)且手機生産廠商在應用時，也可以避免由於增益偏移而使喇叭頻頻被損壞的現象。A7013結合瞭(le)方案一和方案二的優點，在同類産品中唯一實現瞭(le)成功而成熟的方案。

此外，針對喇叭損壞的問題，通過研究手機喇叭的響應頻段可以發現，手機喇叭隻能響應300Hz以上的頻段，這就導緻300Hz以下頻段的功率都作爲熱損耗掉瞭(le)。改變(biàn)輸入電容可以改變(biàn)輸入信号帶寬，濾除不能被喇叭響應的頻段功率，從而降低瞭(le)峰值功率，對喇叭的可靠性也有一定影響。

改善外部噪聲幹擾

圖2中給出的方案對於(yú)改善噪聲幹擾也有一定的優勢。在圖1中，如果客戶布局不慎，在運放輸入端耦合微弱噪聲，則該噪聲會被以運放開環增益(上萬倍)的倍數放大，在喇叭中就會出現聽得到的耦合噪聲。而採用圖2中的方案，隻要芯片内部在運放輸入端做相應考慮，則在外部輸入引腳引入的微弱噪聲隻能放大幾十倍，從而大大方便瞭(le)客戶在這部分的布局。

改善功放音效

近年來人們對於(yú)D類功放的通常印象是高電源效率和較差的音質，針對D類功放的音質，業界一直有争論。做到高電源效率的同時，又極大改善瞭(le)D類功放的失真，從而使得D類功放在音質和效率方面都獲得極大優勢。