先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)和模擬半導(dǎo)體正在幫助音頻設(shè)計(jì)人員以創(chuàng)新的方式提供身臨其境的音頻體驗(yàn)，以滿足消費(fèi)者對增強(qiáng)的音頻技術(shù)（用于便攜式揚(yáng)聲器、筆記本電腦、條形音箱和汽車音響系統(tǒng)等）的需求。
當(dāng)今的汽車音響系統(tǒng)比早期單揚(yáng)聲器汽車收音機(jī)中使用的真空管供電放大器要復(fù)雜得多。有些新型汽車在整輛車中有二十多個甚至更多的揚(yáng)聲器。從早期的系統(tǒng)發(fā)展到如今的沉浸式高品質(zhì)音響系統(tǒng)，關(guān)鍵在于能否為車輛提供更好的音效。其中涵蓋了四個方面的設(shè)計(jì)趨勢：尺寸、重量、成本和音質(zhì)，這些趨勢在汽車音響市場上廣為人知。不過，真正的挑戰(zhàn)在于如何在保持高質(zhì)量音響性能的同時(shí)，縮減解決方案的尺寸以及成本。
推動音頻放大器設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展
多年以來，汽車音響系統(tǒng)一直使用 AB 類音頻放大器將聲音傳送至汽車揚(yáng)聲器。過去幾年出現(xiàn)了從 AB 類放大器轉(zhuǎn)換到 D 類放大器的趨勢。D 類放大器可幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)提高功效、降低散熱需求和減輕系統(tǒng)重量的目標(biāo)。
熟悉 D 類汽車放大器的設(shè)計(jì)工程師都知道，每個音頻通道需要兩個電感器-電容器 (LC) 濾波器來濾除高頻開關(guān)噪聲。為了縮小 LC 濾波器的尺寸，德州儀器 (TI) 開發(fā)了支持高達(dá) 2.1MHz 開關(guān)頻率的音頻放大器，使得電感器可大幅降低尺寸和成本。圖 1 對 400kHz 至 2.1MHz 的電感器尺寸演變進(jìn)行了比較。
圖 1：8.2µH 電感器 (400kHz) 和超小型 3.3µH 電感器 (2.1MHz) 的尺寸比較
如今，TI 邁出了新的一步，采用集成了 TI 專有單電感器 (1L) 調(diào)制技術(shù)的音頻放大器，進(jìn)一步減小 LC 濾波器尺寸。這項(xiàng)技術(shù)在保持了 D 類性能的同時(shí)，將每通道的電感器數(shù)量減少一半，使電感器成本降低 50%，解決方案尺寸和重量減小 50%。最終帶來的優(yōu)勢包括簡化的音頻設(shè)計(jì)和更高的效率。
1L 調(diào)制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
TI 的 1L 調(diào)制技術(shù)可將 LC 濾波器中的電感器數(shù)量減半。現(xiàn)在假設(shè)一家汽車制造商的車型產(chǎn)品線包括一款高端車型，其音響系統(tǒng)需要 32 個音頻通道。每個音頻通道都有一個揚(yáng)聲器，而每個揚(yáng)聲器都有兩個連接器：正極和負(fù)極。對于僅支持 BD 或單邊脈沖寬度 (1SPW) 調(diào)制的放大器，每根導(dǎo)聯(lián)都需要一個 LC 濾波器，共 64 個電感器。對于 1L 調(diào)制放大器，每個音頻通道只需要一個 LC 濾波器，因此電感器數(shù)量減少到 32 個。
圖 2 展示了采用 1L 調(diào)制技術(shù)的放大器如何將 20 個通道的音響系統(tǒng)的電感器數(shù)量減少到 10 個通道，使得尺寸減小 34%。
圖 2：一個 20 通道的汽車音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用五個 TAS6754-Q1 D 類放大器，與 TI 的 TAS6424E-Q1 D 類放大器進(jìn)行比較
系統(tǒng)架構(gòu)師顯然擔(dān)心實(shí)現(xiàn)此放大器的難度。TI 的 1L 調(diào)制技術(shù)旨在無縫融入系統(tǒng)。借助 1L 調(diào)制技術(shù)，TI 開發(fā)了一種適合放大器的調(diào)制方案，使設(shè)計(jì)人員能夠在不帶來重大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的情況下獲得所有優(yōu)勢，同時(shí)仍保持高質(zhì)量的 D 類音頻性能。
TAS6754-Q1 音頻放大器包含實(shí)時(shí)負(fù)載診斷、每通道電流檢測和高達(dá) 19V 工作電壓等功能，可實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行和更高的性能。無論是否在播放音頻，實(shí)時(shí)負(fù)載診斷功能均可跟蹤負(fù)載開路、負(fù)載短路、電源短路和接地短路的等負(fù)載狀態(tài)。此功能可確保放大器正常工作，并提供安全可靠的聆聽體驗(yàn)。
另一個顯著的特性是低延遲路徑選項(xiàng)。如果系統(tǒng)需要主動噪聲消除或道路噪聲消除功能，TAS6754-Q1 可實(shí)現(xiàn)全功能低延遲音頻，從而快速響應(yīng)注入的音頻信號。
結(jié)語
德州儀器的 1L 調(diào)制技術(shù)能夠幫助用戶以更低的成本打造更小、更輕的設(shè)計(jì)，同時(shí)更注重汽車音響體驗(yàn)，不斷突破設(shè)計(jì)極限。
其他資源
• 訂購 TAS6754 評估模塊 (TAS6754Q1EVM)。
• 了解德州儀器全系列端到端音頻解決方案，包括放大器、處理器、轉(zhuǎn)換器和開關(guān)。
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