ADI_Amy

ADI院士访谈:如何用先进模拟技术打造完美音效

ADI_Amy 員工 在 2014-11-7 建立的討論區
最後回覆由ADI_Amy於2014-11-7提供

本文是《电子工程专辑》记者邵乐峰采访ADI院士Scott Wurcer所撰写(原文《用先进模拟技术打造完美音效》http://www.eet-china.com/ART_8800706170_617703_NT_01bbf625.HTM),文章分享了不少精彩观点和产品研发背后的“内幕”,这里转发出来与大家分享。


(透露个“秘密”,Scott还是一位中国通哦,非常热爱中国文化,精通中国国画,下面这幅竹画很不错吧?必须点个赞啊!^_^)

Fazio_Foto-3_副本01.jpg



Scott Wurcer先生是我采访过的第二位ADI公司院士(Fellow),随和、话语不多、辉煌的教育背景、以及突出的个人成就是他留给我的最初印象。从设计ADI第一颗现代仪表放大器AD524,到早期CD播放器中大量采用的低成本通用型FET运算放大器AD712,再到音频应用中被奉为业界标杆的低噪音精密运算放大器AD797,在Scott一步步从新人成长为院士的过程中,ADI在音频放大器领域的声望也逐渐如日中天。


“其实AD712、AD797最初并不是专为音频应用设计的,这后来似乎成为ADI音频放大器产品的规律。只是因为我们有着很强的技术优势,可以把噪声、失真等参数指标做到极致,继而得到了音频用户的肯定并口口相传下去。你知道,用户口碑远比产品参数指标来的重要,因为即便通过参数指标很高的放大器处理过的声音,有时候听起来效果却并不理想。”

 

他还特别提到了两款能够代表当前ADI音频放大器水平的产品:在知名便携Hi-Fi音频播放器中被广泛采用的电压反馈型运算放大器AD8397,以及适合既要求高性能但又对功耗有苛刻要求音频应用的放大器产品ADA4841-2。资料显示,AD8397采用ADI公司的高速超快速互补双极性高压(XFCB-HV)工艺制造,高带宽和快速压摆率特性使得失真和功耗均降至最低,其THD+N(32ohm负载,30mA输出电流)时为-118dB,THD+N(16Ω负载,60mA输出电流)时为-114dB。此外,AD8397共发射极、轨到轨输出级的输出电压能力也优于典型发射极-跟随器输出级,驱动25Ω负载时摆幅可以达到任一供电轨的0.5 V范围以内。

 

如果说低失真、高输出电流和宽输出动态范围这三大特性,使得AD8397特别适合要求高负载上大信号摆幅的应用。那么作为一款单位增益稳定、低噪声、低失真、轨到轨输出放大器,ADA4841-2则非常适合便携式仪器仪表、高通道数、工业测量和医疗应用。ADA4841-2具备最大值为1.5 mA静态电流、2.1 nV/√Hz低宽带电压噪声性能和1.4 pA/√Hz电流噪声,100 kHz时无杂散动态范围(SFDR)为-105dBc。为了在更低频率下保持低噪声环境,10Hz时放大器具有7nV/√Hz和13 pA/√Hz的低1/f噪声。ADA4841-2每供电轨的输出摆幅均在50 mV以下,输入共模电压范围扩展至负电源电压,可以最小峰值驱动高达10pF的容性负载。

 

Scott认为鉴于音频设计效果评估的主观性,必须首先运用多年的设计技术积累结合自主研发的制作工艺做出最好的产品,包括更小的体积、更低的功耗、更接近完美的线性信号放大技术,再考虑针对特定的应用场景做调整和优化。建立在这样的设计哲学基础上,ADI对于发烧友的产品性能主观评价有绝对信心。

(电子工程专辑)
ADI公司院士Scott Wurcer


与触控技术一样,语音音频(包括语音搜索、语音命令、语音唤醒等)功能,正在人机交互过程中扮演着重要角色。而未来,语音更将成为可穿戴设备的关键接口之一。Scott说此番中国之行的一个重要行程是拜访国内消费电子厂商,了解他们对模拟类音频产品的实际需求。原因则是目前大量移动设备厂商只关注CPU核数、视频和屏幕分辨率,却对音频效果置若罔闻,结果导致要么无法提供身临其境的环绕声效,要么使用了低质量的扬声器和耳机,从而产生狭隘的立体声音场、差强人意的声音质量、不自然的声音色彩和不足的低音。

 

因此,为耳机提供数字化可调节噪音减免、提高扩音器音量和扬声器保护、噪音减免,回声消除,成为确保移动用户获得优质语音效果的主要方法。ADI方面称,目前公司在便携消费类音频领域有两个重点投资方向:一是继续为高性能耳机提供高性能运放,带给消费者更逼真的音频体验;二是鉴于智能手机日趋轻薄,如何用技术手段在保护扬声器的同时解决音腔狭小带来的音效损失。

 

Scott认为这两方面的技术挑战非常大,要确保低噪声、低失真的音源能从高性能耳机中稳定输出,要防止手机射频电路噪声对音频电路带来的干扰,就必须在模拟电路方面采取新的设计技巧,而这在早期运放的数据手册中是没有答案可循的,只有与客户通力合作才能找到最佳解决方案。而另一个挑战,则来自于消费电子厂商当前必须要在PCB空间尺寸、价格、性能之间做出平衡,因为这将涉及到音频芯片的分立与集成。

 

举例而言,常用耳机的阻值通常是16或32Ω,当采用1V电压驱动时,将产生30mA电流。此时,就需要音频放大器驱动电路在输出大电流时能够保证THD+N指标(谐波失真和噪声)低,同时芯片静态功耗低,这就对放大器的设计提出了相当高的要求。放大器产品原理并不复杂,但如果没有多年的设计经验和IP积累,以及出色的架构设计和制造工艺保障,恐怕很难实现手机中的Hi-Fi级音效品质。

結果