面向高清电视的全数字音频系统设计要点(2)

音频保真度最终要依靠喇叭和功率放大器来实现，这些是音频信号链路的最后功能，在这里电子信号被转换成可以听见的声音信号。不同领域之间的转换总是很棘手，在这里也不利外。在当前使用数字SoC的系统架构中，需要采用放大器来将数字音频的比特转换成功率模拟信号，这个信号可以驱动低阻抗喇叭音圈，从而产生我们耳朵能听到的声波。事实上，要低成本地实现这种功能—符合总体系统要求且不需要牺牲声音的保真度—是很困难的，但也是必要的。

尽管最初采用传统的A/B类模拟放大器与音频数模转换器(DAC)组合就是为实现这个任务，但是这种解决方案不能满足当前数字系统架构要求的功效和集成能力。D类放大器最初是受到平板电视的热敏感因素推动，现在因为其优越的功效而得到很多数字音频系统的采纳，其效率达90%，而A/B类放大器只有50%。当前以音频为主的消费电子产品的关键挑战在于：采用D类功率级以及数字信号接口以开发出高保真的放大器技术。

很明显，数字音频放大器技术是音频系统SIC集成的关键。音频在当前的消费电子产品中广泛存在，对于感受产品质量来说是最重要的。数字化的生活方式推动了对具备独特数字音频放大器属性的新产品要求，系统架构的数字化推动数字接口更接近于现实生活的边界。半导体经济正在推动SIC集成以包含所有的功能；在这种追求中，集成数字音频放大器是最为关键的挑战。可以说，在消费产品中，数字放大器技术相对于模拟SIC的集成是绝对必要的，正如视频和图像处理技术相对于数字SoC的是绝对必要一样。

HDTV的数字放大器考虑

在考虑数字消费电子设计，如高清晰平板电视时，发展出了三种都使用脉宽调制(PWM)D类输出级的数字放大器架构：1. 模拟PWM加DAC；2. 增量累加PWM；3. 分段(Sub-ranging)PWM。图4展示了在高清晰平板电视中使用的几种数字放大器架构的几种关键产品属性比较。

传统模拟PWM D类放大器需要模拟输入，依赖于一个DAC实现与来自SoC的数字信号进行接口。如果DAC集成在SoC中，在把这些敏感的模拟信号在电路板上进行布线时，要特别注意规避干扰敏感性以及防止信号变坏。尽管因为模拟PWM放大器的低成本使得其成为平板电视的普遍选择，音频保真度性能居于中等，因为在具有单级开关电压的开关大功率MOSFET中存在局限性，并被限制为大约13比特(80dB)。

最近，引入了数字放大器设计，使用分段PWM或增量累加PWM来驱动D类放大器输出级。数字输入接口通常使用一个来自处理器SoC的标准3线I2S数字总线，电路板设计顾虑得到缓解，对干扰的免疫能力得到提高。设