Усилитель звука ICs

Усилитель звука IC — одно из последних решений в изделии с голосовым управлением и одно из самых простых, в которых можно ошибиться. Выходная мощность, диапазон питания, корпус и поведение при отсечении должны соответствовать динамику, корпусу изделия и бюджету мощности ещё до того, как плата уйдёт на трассировку. Haiben поставляет усилители ICs, голосовые микросхемы ICs и вспомогательные компоненты от Shenzhen, а наша линия полупроводников собственного бренда Weforsemi включает монофонический усилитель VC2033. На этой странице рассказывается, что делает компонент в изделии, чем класс AB и класс D отличаются на практике и как составить работоспособную спецификацию.

Задача усилителя звука IC в изделии

В приборе с голосовым управлением тракт сигнала обычно проходит от микрофона через голосовую микросхему ICs или этап распознавания, затем к выходу ЦАП или ШИМ, затем к усилителю, затем к динамику. Задача усилителя узкая, но бескомпромиссная: принять малый аналоговый или цифровой сигнал, обеспечить достаточный ток в реальную нагрузку и сделать это без добавления слышимых искажений и без лишнего расхода заряда батареи.

Для сотрудников отдела закупок усилитель — это позиция в спецификации с корпусом, катушкой и сроком поставки. Для инженеров-разработчиков аппаратного обеспечения это набор ограничений: запас по питанию, тепловой путь, ЭМИ и необходимость внешних компонентов, таких как индуктивности, ферриты или бутстреп-конденсаторы. Раннее согласование на уровне технической документации (даташита) позволяет избежать повторной разводки платы в дальнейшем.

Каталог Haiben организует эту работу в отдельную группу «Распознавание голоса и аудиомикросхемы и модули», которая включает голосовые ICs / аудио ICs наряду с голосовыми модулями / аудиомодулями, а также сборку печатных плат для голосовых PCBA. Покупатели, которым нужен готовый узел, а не отдельный компонент, могут обратиться к нашим модулям распознавания голоса, которые находятся выше усилителя в той же цепи.

Базовый компонент: усилитель VC2033 класса AB/D

VC2033 — это монофонический усилитель звука IC с функцией переключения класса AB/класса D. Он работает от 2.5 В до 5.5 В, что охватывает одноэлементные литиевые и стабилизированные шины 3.3 В и 5 В. В классе D он обеспечивает 3.1 Вт на нагрузку 4 Ом и 1.8 Вт на 8 Ом, оба при VDD 5.0 В и THD+N 10%. Поставляется в корпусе DFN2x2-8L.

Компонент также предлагает два варианта защиты от отсечки с диапазоном компрессии защиты от отсечки −10 дБ. Это важно в небольших корпусах, где динамик работает близко к своему пределу: вместо жёсткой отсечки на переходных процессах усилитель сжимает сигнал до того, как выходной каскад исчерпает размах.

Родственный компонент VC8210 — это одно-канальный усилитель звука IC класса AB/D в том же корпусе DFN2x2-8L, также рассчитанный на 3.1 Вт. Инженеры, выбирающие между двумя, обычно исходят из одинаковой посадочной площадки и сравнивают требуемое управление и поведение защиты от отсечки. Наша линейка Weforsemi охватывает эти устройства, а интегрированная цепочка группы проходит от НИОКР и тестирования пластин через корпусирование до производства и продаж голосовых микросхем с ИИ, поэтому вопросы о конкретном компоненте и его применении может решать одна и та же команда.

Класс D против класса AB, и защита от отсечки

Класс AB — это традиционный линейный подход: выходные устройства проводят более половины цикла, обменивая эффективность на низкий выходной шум и простую схему без коммутационных артефактов. Это часто более простой выбор там, где ЭМИ жёстко ограничены или где питание низкое, а нагрузка лёгкая. Цена — тепловая: класс AB рассеивает больше питания в виде тепла, что ограничивает полезную выходную мощность в герметичном корпусе.

Класс D коммутирует выходной каскад на высокой частоте и фильтрует результат, поэтому эффективность выше, а корпус работает холоднее при той же отдаваемой мощности. Компромиссы — дисциплина компоновки, выходная фильтрация, а также кондуктивные и излучаемые помехи, которыми нужно управлять на уровне платы. Функция переключения AB/D VC2033 позволяет проектной команде оценить оба режима на одной посадочной площадке, а не привязываться к топологии заранее.

Защита от отсечки — это отдельное решение от топологии. Защита динамика, автоматическая регулировка усиления и обработка переходных процессов взаимодействуют с поведением усилителя при отсечке. Указание диапазона компрессии, такого как опция −10 дБ на VC2033, удерживает самые громкие фрагменты ниже точки, где динамик искажает. Если ваша плата также должна последовательно управлять собственными шинами питания, стабилизаторы относятся к выбору микросхемы управления питанием ICs , а не к выбору усилителя.

Составление спецификации усилителя IC

Рабочая спецификация усилителя IC для голосового продукта обычно охватывает следующее, в этом порядке:

• Диапазон питания и номинальная шина. Проверьте минимум и максимум с учётом допуска вашего стабилизатора, а не только его номинального выходного напряжения.
• Нагрузка и требуемая выходная мощность. Укажите импеданс динамика и мощность, необходимую при вашем заявленном пределе THD+N, а не рекламную цифру.
• Каналы и топология. Моно или стерео, и допустимо ли поведение класса AB, класса D или переключаемое.
• Корпус и тепловой путь. Посадочная площадка DFN2x2-8L компактна; проверьте доступную площадь меди под ней перед финализацией.
• Поведение при отсечке и защита. Включите опции защиты от отсечки и то, что происходит при перегрузке по току или перегреве.
• Количество внешних компонентов. Индуктивности, ферриты, бутстреп- и развязывающие конденсаторы влияют на стоимость BOM и площадь платы.

Составляйте спецификацию в соответствии с опубликованными условиями даташита и сохраняйте условия испытаний видимыми, поскольку значение выходной мощности, указанное при одной шине и нагрузке, не переносится на другую. Если усилитель является частью автономного голосового узла, та же дисциплина спецификации применяется к стадии распознавания и к PCBA в целом.

Часто задаваемые вопросы

В чём разница между голосовой IC и усилителем IC?

Голосовая IC выполняет распознавание или обработку аудиосигнала, тогда как усилитель IC управляет динамиком. В типичном автономном голосовом продукте они расположены последовательно, причём усилитель является последним каскадом перед динамиком.

Может ли VC2033 работать как в классе AB, так и в классе D?

Да. VC2033 обеспечивает функцию переключения класса AB/класса D и работает от 2.5 В до 5.5 В в корпусе DFN2x2-8L.

Поставляет ли Haiben готовые голосовые узлы PCBA, а также отдельные усилители ICs?

Да. Каталог включает сборку печатных плат для голосовых PCBA, а группа голосовых плат распознавания PCBA содержит платы для таких применений, как чайники, чайные бары, ночные светильники, вентиляторы и управление умным домом. Как линейка Weforsemi, так и позиции PCBA поставляются компанией Shenzhen Haiben Electronic Technology Co., Ltd.