用于智能扬声器的音频放大器

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大家好 我叫周颖是来自TI音频放大器产品线的系统经理 主要负责消费类产品的定义 很高兴有这个机会能够回答介绍一下我们D类功放在智能音箱里面一些应用 这个是我今天的agenda 会比较快的介绍一下市场的一些趋势 然后呢 我们新一代 D类功放的一个overview 在针对功放的一些需求 我会重点介绍我们的device的一些feature 在最后会给大家一个比较简单的产品的选型表 大家现在看到的是一个典型的智能音箱的系统框图 在TI的网站上面也可以找到 那我用红色的框框是框出了功放它的一个应用场景 我们其实TI的功放产品也是非常的丰富 从单声道立体声2.1 甚至多通道啊 多有 模拟输入法 这个数字输入法功放 也都有 像数字输入功放里面 我们也带DSP的 也有不带DSP的带DSP的处理功能 也有不同的选择 那在智能音箱这块的话看到的有几个趋势 第一个是人们对于音频的音质需求越来越高 现在越来越多从48k到96k 甚至192k 当然有一些传统的这个 WiFi speaker也逐渐的都开始加入 语音的功能 再就是看到输出的Power需求也越来越高 还有就是一些电池供电的BT speaker也逐渐加了一些语音的功能 在设计外观上面也越来越追求美感 那这个呢是我们以前一些device 在智能音箱里用的比较多的 大家可能会比较熟悉tids57系列 [听不清]系列 还有我们的Tp31系列 一类是数字功放 一类是模拟功放 TASK5760啊 TASK45731 332都会有一个新的产品 叫TASK5805 新一代这个产品我们主要做的是这么几个方向 一个是我的功耗会做下来看到这个绿色的小标标 现在产品采用一个叫 hybrid modulation混合调制模式 它达到了效果跟以前57系列比 比如他的idle loss 就会低很多 在就是即使在Play Power的时候它是动态的调整 让整个speaker play的时间更长 在第2个的话 那是我们采用的是一个闭环的架构 所以在THD 噪声啊 电源里 抑制上 都有很大的提升 然后呢 我们采用了一些更加先进的emi reduction的技术 所以可以实现产品[听不清] 这个小叉叉就说我们在一些应用里面那个可以让您省去电感 而采用比较便宜的体积比较小的磁珠做替代 再就是我们现在TASK58系列 有很强大的DSP 可以满足你很多先进的处理功能 如果您需要更大的Power 比如30到40瓦之间 那我们以前的TASK7821 TASK57654也可以更新到 现在的task 5825 那这个产品的话TASK5825对比的话 它相对于是一个大哥哥的角色 就它能出的power更多 [听不清]更低 而且他的处理功能啊 他是一个configurable 可配置的处理功能 所以呢 大家去bbc3上面看的话 我们有更多的process flow可供选择 而且的他也支持192k的处理 另外 它还含含有这个[听不清] 还有就是那我们新的产品都有STL的这个function 所以做回音消除的话也是非常的方便的 那在模拟这块的话 tpa3110大家比较熟悉 我们有新一代产品叫tps3138 3138的话 第1个就是它实现了[听不清] 这样的话那他的供电范围也更低了 可以支持3.5伏所以对5伏 6伏 12伏 9伏 7.4伏的应用都是非常合适的 我们增加了一个[听不清] 这个模式下面也可以进一步的省功耗 跟以前的BD比的话 可以省至少30%的idle current 还有我们的TPS 我们做了在功耗上面的升级 和以前相比的话 因为有了这个hybrid modulation current是以前的40%的不到 接下来我会根据功放的一些需求 然后重点介绍一下我们新产品线的feature 大家首先关注到的是 一点是对于效率的追求 我们新的这个hybrid modulation 可以实现不仅是[听不清节省] 整个play的时间更长 但如果是在一些 battery power的应用下面 是非常受益的 那首先我们来看一下什么是混合调制模式 这边有个比较直观的对比传统的BD调制模式下面 可以看到 如果我给段music 它在PPTV上面的current是非常大的 是一个比较constant value 那如果是在混合调制的这种情况 current是动态的 随着音乐动态的去做调整的 所以这样就可以实现整个play时间更长 那我们来看一下这个idle 情况下的loss是怎么来的呢 首先考虑speaker输出端 但是在lc filter之前 如果是BD整个调制模式下 输出的是一个50%占空比的信号 在输出端上面的电压的话就是50%的PVCC 那经过我们的电感的这个ripple current 就是一个三角波 那么混合调制模式又是怎么样的呢 它相当于是一个动态的自动的调整我的占空比来实现减少ripple current的 目的 比如说我现在的占空比减小到15% 这个vout变小了就15%的PVCC 那么相对应的 ripple current也变小了 那我们来看一下device对比结果 左边是TASK5805 三条线是三个不同的模式 蓝色的是混合模式黑色是BD模式 红色是[听不清]模式 这个设备来看的话 可以看到混合模式的下面 明显比BD下面省很多的idle current 那如果我们将这个设备跟以前的57系列去比 尽量做到是一样的条件 就是都是12 14伏 6欧母情况下面 384k只是[听不清]会稍微不一样 那可以看到基本上是58%的[听不清]的idle current 如果是采用task 5805 混合调制模式的话 另外一方面 越来越多的客户对方案的体积还有成本控制的很严格 那TI的产品能提供了[听不清]方案 如果我们来做一个对比 这个红色框的是电感的方案 绿色的磁珠的方案 看到 面积上面 至少是两倍的节省 我们自己设备本身 比如TASK5825 是5x5的[听不清] TASK5805是4.4x9.7[听不清] 封装都比以前小了 我们也集成了很多保护功能 减少了一些外部的components 还有就是集成的dsp有各种处理功能将省去了 外部dsp 那我们来看一下TI是怎么实现[听不清]方案的 我们在emi reduction上面做了很多技术革新 比如说加入了[听不清]这个展频技术 还有channel-to-channel phrase shift 有效减少[听不清]上的传导的辐射 进一步降低这个ripple current 从而实现降低EMI 还有像TASK58系列我们支持多个设备phase shift 比如说没有四个设备之间有一个45度的Phase shift 这边给出的是一个对比 左边的图是我们传统的[听不清] 没有EMI增强的 这样的产品 然后加磁珠的方案 右边这个就是新一代的有EMI增强的产品 加磁珠的方案 可以看到至少是一个20db的差别 那么刚刚讲到[听不清]方案面积会小 其实成本上面也会有差别 我这边选用了在我们国内的行情里面 电感和磁珠都比较便宜的这些方案里面 如果我们考虑是BTL 四个电缆 用四个磁珠替换的话 价格上面至少可 省0.2到0.6人民币左右 刚刚也说到 我们的产品集成了很多保护功能 [听不清]就是其中一个它的作用是什么 就有的时候啊我们play Power比较大 温度升的快 设备很快就shutdown了 但其实你不想让它shutdown 因为这个只是一个peak power 所以有那么在我们这个task 58系列里面 你可以启用[听不清]这个功能 它实现内部不会动态的会自动调整体你的增益 从而去防止一些你不想要的[听不清] 这边有一个测试的例子 就是基于TASK5825的 这个设备我们有四个level的[听不清] 横坐标是时间 纵坐标是DBLA 我们这个相当于从左往右的话温度逐渐升高 比如达到第一个OTW 大概是112[听不清]左右的时候 会看到他的增益稍微降低了大概0.5 0.6DB左右 它trigger第2个点的时候呢他的这个增益会稍稍降低一些 但是你的温度一旦回去啊他的增益还是会回来的 所以这样的话那可以使这个device尽量能play尽大的这个响度 而且能不会trigger[听不清] 这个功能可以打开也可以关闭 5825的话有四个level 另外一个功能 是叫PVDD sensing 想象一下这个如果你是一个电池供电的应用 当你的电池电量减少的时候 如果你的输入信号一直不变的话 那其实输出端就很容易听到声音clipping 那我们在设计TASK 585的时候那就加入了这个pvdd sensing的功能 它可以自动的根据pvdd的变化的改变amplified增益 这边是一个效果对比 上面看到的是蓝色的是PVDD 黄色的是我们的输出 可以看到当pvdd下降的时候如果我把PVDD sensing这个功能是关掉的 那么黄色这个输出很明显就clicked掉了 那如果我把这个功能打开当PVDD下降的时候 我的输出是自动调整的 去防止clipping 所以这个功能对电池供电的应用来讲 就非常有帮助 我们刚有讲到TASK58系列集成了dsp 这边是TASK5805的process flow的一个例子我们在输入端soc采样率的转换 可以支持不能各种采样率到96k的内部处理 还有那我们的equalization 以前的 2乘7 [听不清] 现在TASK58系列呢 有2x15个[听不清] 还有那我们的multi-band 多段的drc DRC的话最多那是三段 四阶可以分频点单独可射 而且每段呢 可以独立的操作还有我们在APP增强上面 我们提到[听不清] hybrid modulation也可选择不同process flow下面 enable或者disabled 还有在输出上 我们能有 output stage limit 包括AGL 在三段DRC 后面加一个[听不清] 可以在整个频段上面上优化一下 我们的output cross bar 实现的左右声道的交换等等 但如果想了解更多process flow feature 访问TIPurePath Console软件 上面都可以看到这个设备是所有的Process flow 那对5825的话 我一开始讲过这个设备是可配置的 它有[听不清]功能 所以如果大家去[听不清]看看 他的flow会比5805多很多 自由度也多很多 那我这边就是按照模块来介绍了 在输入端的话 那就是对我们有这个input mixture DC blocking模块 然后 equalization这边的话 那我们有[听不清]就是我们的dynamic equalizer 在这个平板压线的时候其他频段可以独立的提升 以发挥喇叭最大的效能 还有sound filed spatializer 音效声场加强 在DRC这块 跟刚刚介绍的 add enhancement除了我们看到的[听不清] PVDD sensing hybrid mode 还有[听不清] 可以实现expression control [听不清] look ahead limit 就说我们在这个[听不清]的这个path上面 加了delay buffer 可以实现更精准的控制 还有anti-clipper就可以避免我的output clipping 在output stage这里 就是我们也有[听不清]这个 output crossbar 大家想了解更多呢可以访问问的ppc三号 最后就是现在其实这个智能音箱的市场还是很激烈 客户都希望能够尽快的完成design 尽快得到市场上 所以我们设备的很多功能包括有[听不清]的这个平角 可以快速实现回音消除的这个方案 闭环架构可以省去额外component 或者在选这个电源的时候啊就比较容易 因为比较robust 包括了我们也提供了每个设备都有相应的EVM 还有如果是数字功放的我有ppc3这个软件 帮助大家非常快速容易的去做音效的调整 这边是一个简单的介绍就是SOUT的这个平角 我们在TASK5825和 TASK5805上面都是有的 SDOUT即可以从DSP 之前也可以从dsp之后拉出来 这样的话 那可以实现语音的控制消除背景声的影响 还有刚才讲到闭环的架构 这边做了一个对比 红色的是5825黑色的是tas573l 首先看右手边这两个同样是BD modulation下面的 12伏4欧姆1瓦 384k 然后有[听不清]的情况 看到如果是以前的这个开环的5731的话 是负63DB 现在闭环是负70.5 DB 看到将近7.5个DB改进 [听不清] 那在这个基础上 用户如果想要进一步降低功耗的话呢 可以切换成hybrid modulation这个模式 这样的话呢 实现功耗降低同时可以看到的我们 [听不清]这个性能 1瓦 4欧姆 0.035% -69DB 基本上没有影响 另外就是其实闭环的架构对于电源噪声的抑制能力就越强 可以看到这是实验的结果 我们在电源上面加了个200毫伏封道封赫兹纹波 然后[听不清]输入的是一个5K赫兹的信号 我们看输出1瓦 对比左边的是我们的5805右边3733L 另外一个开环的架构产品 可以看到的这个IMD的差别闭环框架构来讲 明显会更robust 比开环低了25个DB 最后让我们来复习一下刚刚介绍过的几款产品 数字功放这块有 5825 2x30W TAS5805 2x23W 两者都支持4.5到24.4伏供电 对于12伏 往下9伏 6伏 7.4伏往上18伏 24伏啊等等 都是非常合适的 如果是在一些电池供电应用或者对功耗要求比较高的场景 可以开启设备的混合调制模式实现更长的续航时间 也可以利用TAS5825的PVDD sensing的功能 即使你的电池电量掉了要 也可以保证你的输出不clipping 另外如果你对成本的控制比较严或者你的solution size不能太大的话 可以考虑将你的电感替换成磁珠 就是[听不清]方案 如果要做一些回音消除 有SDOUT功能 在我们的处理功能上面的话 两者能都有一个很强大的dsp 有不同的process flow 可以供大家选择 可以实现不同的音效 在模拟g功放这块的话 tpa 3128 3129都有混合调制这个模式 所以比上一代的产品功耗很明显的减少 对tps3138来讲就是 对tpa 3110的一个进一步的革新 我们加入[听不清]实现了更低的供电电压 可以支持5伏 6伏7.4伏 以上就是我今天的介绍 谢谢大家
课程介绍 共计1课时,20分59秒

用于智能扬声器的音频放大器

音频 放大器 智能 功放 音箱

D 类功放在智能音箱领域的应用

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不错,够得上时代,喜欢

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