超强TDD抑制的多模K类功放 - 全文

　　针对现在音频设计面临的诸多挑战，艾为电子首次提出了“多模功放”的概念，即K5，第五代K类功放。在不同的应用条件下，对功放有不同的要求，针对可能碰到的问题，采用合适的模式工作，在源头上彻底消除各种问题隐患。比如FM或ATV容易受到EMI干扰，可以选用FM模式;如果碰到TDD-Noise，可以选用免提模式;对于共板设计，多模功放既可以变身AB类，又可以变身D类，随心所欲。多模功放的概念将复杂问题简单化，化整为零，使得各种问题迎刃而解。

　　音频设计面临的挑战

　　好音质当然是音频设计的不变追求，那么是不是低失真(THD)，高信噪比(SNR)就是一款好功放呢?不全是，经过这些年发展，功放技术有了长足的进步，各项指标都得到了很大提高，各家的指标貌似都差不多，但设计人员可能都碰到过这种情况：Demo板上测试，一切都OK，但一贴到手机主板上就什么问题都来了，比如音质变差，免提有TDD-Noise，EMI干扰等。其根本原因是手机主板的环境要恶劣的多，很多指标急剧变差导致。所以抗干扰能力成为功放选型的关键指标，尤其是TDD-Noise和EMI干扰最为常见。

　　TDD-Noise

　　提到TDD-Noise，俗称“电流声”，大家都有点谈虎色变，TDD Noise可以通过两个途径干扰到音频电路，一个是天线辐射，理论上讲，芯片的任何一个管脚都会拾取空间的射频信号，只是大部分管脚拾取的信号不会最终传到音频功放的输出上，而能干扰的输出从而导致TDD Noise的只有音频功放的输入，输出，共模电压(如果有的话)，电源和地;另一个途径是电源线和地线的传导。

　　K5采用了独创的完全对称的Anti-TDD功放架构，芯片内部器件和走线是完全对称排布，同时对于功放敏感引脚看到的任何电路都采用RNS(RF TDD Noise Suppression)技术，不仅使射频信号难以干扰到芯片内部，即使有极少量干扰信号进入也会被完全对称的Anti-TDD功放架构完全滤除掉。

　　

 

　　图1：RNS技术

　　地线上的TDD干扰最难滤除，因为它会与输入信号叠加在一起，所以建议在能采用差分输入的平台一定要使用差分输入，且走线要平行对称。同时K5中的“免提模式”采用“净音”技术可以有效滤除这种TDD Noise，建议只在免提通话模式下使用。

　　

 

　　图2：净音技术

　　EMI干扰

　　手机中由于FM和ATV的工作频段相对偏低，FM的工作频段是100MHz左右，ATV的大概是400-800MHz，如果板子布局或走线不够合理，容易受到功放电路的EMI干扰。功放中EMI的来源有两个：一个是工作频率，如功放的调制频率，电荷泵的工作频率，但这个频率一般很低，不会超过1MHz，对FM，ATV或GSM几乎没有干扰。

　　另一个主要来源是快速翻转的边沿，如功放的输出方波信号，电荷泵Flying电容正负两端的信号。K类功放由于音量比普通D类要大很多，要求功放的输出幅度也大，导致的EMI干扰也大，尽管采用抗EMI的“EEE”边沿控制技术，但还是会有一定的干扰。在K5中专门设置了“FM模式”，采用的是模拟输出，输出的是正弦波，不再是方波，在源头上消除了产生EMI干扰。

　　在实际应用中，我们发现电荷泵也是会产生EMI干扰的，因为Flying电容的正负端是方波信号，由于方波信号的幅度不大，所以干扰也不大。K5中针对电荷泵也采用了边沿控制技术，减缓边沿的翻转速度，使得电荷泵的EMI干扰大大降低。

　　多模K类功放

　　AW8735是艾为推出的第一款多模K类音频功放，对于不同的应用，选择不同的工作模式，发挥不同类型功放所固有的优势，让整体性能最优。共有五种工作模式：AB类、D类、FM模式、K类、免提模式。

　　对于AW8735的5个工作模式，实际应用中，各模式选择原则如下：

　　

 

　　1. 一般情况下都可以选用K类模式。

　　2. 如果有TDD Noise，可以在免提时工作在功放的“免提模式”，其他的仍工作在K类模式

　　3. 如果FM或ATV有EMI干扰，可以将FM或ATV工作在“FM模式”，EMI干扰特别大时还可以工作在D类或AB类模式，尤其是AB类模式，将没有任何EMI干扰，其他的仍工作在K类模式。

　　4. 对于共板设计，可以根据客户不同需求工作在AB类，D类和K类。不用放置多套功放电路做兼容，大大节省空间。

　　采用一线脉冲方式控制，可以很方便的进入任何一种工作模式，各模式的控信号如下：

　　

 

　　图3：一线脉冲方式控制

　　AW8735管脚与AW8733完全兼容，如果是工作在AW8733的第四个状态，可以直接换成AW8735，软硬件都不用做任何改动直接替换，方便升级换代。如果在AW8733中碰到了EMI，TDD Noise等问题，换成AW8735后只需修改软件就可以用相应的工作模式来解决，使用起来极其方便。

　　总结

　　手机功能集成的越来越多，而体积又是向轻薄方面发展，板上留给音频的空间越来越小，不仅难以获得好的音质，而且容易受到其他功能模块的干扰。面对如此多的挑战，之前单模功放产品已经难以胜任现在音频设计的要求。多模功放的概念应运而生，针对不同的应用，选择不同的工作模式，发挥不同模式功放所固有的优势，将音频调试，TDD Noise，EMI干扰等问题化整为零，迎刃而解。大大缩短产品上市时间，为客户在激烈的竞争中占到先机。