美国国家半导体对音频开发的投入最早可追溯到1976年,到现在已有30年的专业经验,每年付运超过4亿个产品。拥有广泛的产品组合是其特色,涵盖10mW~300W以上的输出功率,以及1V~200V的输入电压。“凭借先进的工艺和封装工艺、多年的音频电路设计经验和丰富的音频专利,在效能音频产品有着悠久历史的美国国家半导体,如今已是手机音频产品的头号供应商”,美国国家半导体音频部门行销总监Gary Adrig这样告诉我们。
Adrig认为,大凡消费类电子,皆离不开声色效果的包装;在“视听感受一体”的相互带动下,听觉的愉快与否甚至会影响视觉的欢悦程度,音频的重要性由此可见一般;例如影像显示效果可能因音频表现而加分,而手机也可能因拥有更清晰的音质或悦耳的铃声,而更受青睐。加上数字音频技术的快速进展,让音频内容更加多元,致使整个音频市场正如大潮澎湃未已。
不同终端应用:基本要求“大同”,
重点需求“小异”
美国国家半导体的音频产品种类繁多,包括:Boomer、Overture及高性能音频芯片。Boomer系列音频放大器及子系统产品可以加强移动电话及其它便携式设备的音频信号放大能力,确保话音更清晰、铃声更清脆、音乐旋律更优美亮丽;高功率Overture系列放大器适用于中档电子消费产品;新一代的高性能产品系列可大幅改善高端音响设备的音效,最适用于要求高度原音的消费者用音响系统以及专业级音响设备。
严格来说,音频产品五花八门,各有巧妙不同。Adrig将音频市场切成几大块来看:1.高端消费类:放大器、前级放大器(Preamps,主要用于保真)、数模转换器等是常见的元器件;2.一般消费类:A/V接收器和分布式音频(Distributed Audio)是必要的产品 ;3.汽车、航海等座驾配备;4.专业音响:放大器、有源喇叭、混音器、音效强化和比较器等;5.音乐器具:麦克风、耳机放大器、数/模转换器,效果器等。他并从“信号链”的角度来看,表示DSP之后的音频处理和控制约有5亿美金的市场规模,而功率放大器的市值更有10亿之多;越靠近模拟末端,价值越是不斐。
在效能表现上,动态宽幅操作电压、低失真、低噪声、高输出功率和数据转换率为基本要求,此外,消费者对于音质、家庭剧院、效率优化、设计简单、选择性的整合、数字连接和内容分享的期待也越来越高。为此,美国国家半导体日前再推一系列全新的高性能音频芯片产品:总谐波失真及噪声只有0.00003%的高保真度双组装音频运算放大器──LM4562,以及号称业界首款高度集成的200V高压立体声驱动器──LM4702。
高保真的增益带宽运放
LM4562不但内置高速的6MHz单位增益带宽运算放大器,而且另外还加设了一个专有的立体声音频功率放大器;后者是整套音频系统的关键电路,具备了信号调节功能,确保音频系统可以发挥卓越的音响效果。以输入噪声为217Hz的情况下,这款运算放大器的输入噪声密度低至只有2.7nV/sqrt Hz,中频的噪声转角(noise corner)达60Hz,而输出功率甚至可驱动高达600Ω的负载。其压摆率达20V/us,而增益带宽更高达56MHz,因此即使驱动较难应付的高负载,也不会有噪声的问题出现,最适用于专业级及高端的音频系统,如音像系统接收器、前置放大器和混频器及各种不同的34V医疗成像系统及工业设备。
该款芯片设有可抑制开关/切换噪声的静音功能,可使放大器的输出降低至等同静态电流,对节省用电很有帮助;过热停机及输出短路等功能则可保护系统不受损害。值得一提的是,为迎合不同客户的终端产品特性,例如有些专业音响基于音色的考虑,会特别要求用金属封装。这款双组装运算放大器具有8引脚的SOIC、DIP及金属容器等3种封装可供选择。单组装及四组装的版本将于2007年年初推出。
LM4562芯片采用标准SOIC封装,单价为2.35美元,已有大量现货供应;DIP封装单价为2.65美元;金属容器封装每颗售9.95美元。前两款芯片的售价都以1,000颗为采购单位,后者是以100颗为采购单位。另有符合欧洲RoHS无铅封装可供选择。
多版本的高压立体驱动
LM4702这款立体声驱动器最大的特点是:可集成到高功率放大器之内,工程师无需为系统另外加设分立式放大器,令功率放大器的设计时间可以大幅缩短。按照不同的操作电压、性能及相关保证分为A、B、C等3个不同级别可供选择,全部设有静音功能,既适用于高端消费市场的音响系统,也符合专业级音响设备的严格要求。
LM4702A芯片适用于超高端消费市场的音响系统及专业级音响设备,因为这款芯片已成功通过所有阈值测试,保证在±20V~100V的电压范围内及指定的温度范围内,完全符合有关的性能要求,采用符合军用产品883标准的镀金TO-3封装。LM4702B芯片的额定电压亦为±20V~100V,且技术要求更为严格,适用于高端音响系统、吉他放大器、专业级音频放大器以及高度原音的无源扬声器。LM4702C则专供广大的电子消费产品市场,其中包括立体声音响系统及音像设备接收器。
LM4702芯片是一款立体声音频放大器驱动器,可驱动多个高功率分立晶体管或多对达林顿晶体管,适用于每声道可以提供25W~300W以上输出功率的系统。若按照AN-1490参考设计(http://www.national.com/an/AN/AN-1490.pdf)依样画葫芦来设计内置LM4702芯片的放大器,当放大器驱动8Ω负载时,总谐波失真及噪声只有0.0006%,工程师只要改变供电电压及相关的输出功率晶体管,便可调节放大器的输出功率。对于高电流及功率的应用来说,输出晶体管可以采用并行的配置方式,无需改变LM4702驱动器的基本电路。
LM4702芯片乃利用美国国家半导体利用专有的高电压、高性能的互补双极技术开发而成,其中采用垂直集成的NPN及PNP晶体管,可支持较大的峰峰值输出电压摆幅,符合高端音频系统的高电压要求。另其设有先进的过热保护电路,若裸粒温度高达150℃以上,便会启动这个电路,以免芯片长期处于高温状态。此外,这款驱动器也设有可抑制开关/切换噪声的静音功能,逼使放大器的输出降低至等同静态电流,对节省用电大有帮助。
LM4702C芯片采用15引脚的TO-220封装,采购以1,000颗为单位,单价为4.50美元,已有大量现货供应。LM4702B芯片以100为采购单位,单价为24.95美元。LM4702A芯片以25颗为采购单位,单价为150美元,2007年1月开始大量现货供应。更多信息:http://www.national.com/pf/LM/LM4702.html。