上海艾為電子技術(shù)股份有限公司（awinic），作為國(guó)內(nèi)引領(lǐng)音頻IC設(shè)計(jì)潮流的龍頭企業(yè)，在內(nèi)置DSP的數(shù)字功放系列上持續(xù)深耕，推出了一款內(nèi)置豐富音效和保護(hù)算法DSP、極低底噪和靜態(tài)功耗、10.25V電壓輸出、5.7W@8Ω Digital Smart K數(shù)字音頻功放產(chǎn)品AW88396FOR。

該產(chǎn)品極大地提升了多聲道終端設(shè)備（如手機(jī)、平板等）和各類(lèi)IoT設(shè)備（手表、AR、VR等）的音效體驗(yàn)。

目前，大多數(shù)IoT設(shè)備的主控平臺(tái)較為低端，不支持集成復(fù)雜度較高的音效和保護(hù)算法，只能采取簡(jiǎn)單的硬件功放+小喇叭的解決方案，因此無(wú)法滿(mǎn)足好音質(zhì)、大響度的人機(jī)交互和外放需求。

隨著時(shí)代發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)移動(dòng)設(shè)備的音質(zhì)與聲場(chǎng)效果的要求日益增高，移動(dòng)設(shè)備通過(guò)增加聲道數(shù)來(lái)滿(mǎn)足消費(fèi)者的需求，如手機(jī)立體聲和平板多聲道。以平板多聲道為例，從兩聲道到四聲道，再到六聲道甚至八聲道。每個(gè)聲道都需要將算法集成在主控平臺(tái)（如高通/MTK等），因此對(duì)主控平臺(tái)的算力訴求成倍數(shù)增加，也極大增加了主控平臺(tái)的成本和集成調(diào)試壓力。

圖1 傳統(tǒng)功放，算法都集成在主控平臺(tái)中

圖2 使用內(nèi)置DSP的功放AW88396 可節(jié)省平臺(tái)算力

針對(duì)以上的兩大類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景，awinic在Digital Smart K數(shù)字功放系列中，采用業(yè)內(nèi)先進(jìn)的90nm BCD高壓特色工藝，將awinic的國(guó)民神仙算法awinic SKTune集成至芯片的DSP中，推出了內(nèi)置豐富音效和保護(hù)算法DSP、支持turnkey調(diào)試、具有極低底噪和靜態(tài)功耗的10.25V輸出Digital Smart K數(shù)字功放AW88396FOR，出色地解決了IoT設(shè)備中低端平臺(tái)算法集成和多聲道對(duì)主控平臺(tái)算力成倍增加的難題。同時(shí)，該產(chǎn)品拓展了算法+功放+喇叭的高靈活度全鏈路的解決方案，給終端制造商提供了更多的方案適配空間，并節(jié)約了60%以上的音效集成和調(diào)試工時(shí)。

圖3 內(nèi)置豐富音效和保護(hù)算法的 turnkey UI界面

音頻功放 Digital Smart K系列

AW88396FOR

新產(chǎn)品特點(diǎn)

內(nèi)置10.25V升壓，可給8ohm揚(yáng)聲器提供最高5.7W的輸出功率

底噪低至9.3uV，達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平

內(nèi)置豐富DSP功能，集成低功耗解決方案，有效增加移動(dòng)設(shè)備的待機(jī)時(shí)間

DSP內(nèi)集成國(guó)民神仙算法awinicSKTune，給用戶(hù)帶來(lái)高音質(zhì)、大響度的聲學(xué)體驗(yàn)

圖4 AW88396FOR的典型應(yīng)用圖

1. 多維度的低功耗方案，增加移動(dòng)設(shè)備的待機(jī)時(shí)間

AW88396FOR作為 Digital Smart K數(shù)字功放的一員，集成了Digital Smart K數(shù)字功放產(chǎn)品族自適應(yīng)多臺(tái)階Smart Boost升壓的功能。由于音樂(lè)場(chǎng)景功放大部分時(shí)間在小功率條件下工作，在小功率下，Smart Boost比傳統(tǒng)架構(gòu)的強(qiáng)制升壓(Force Boost)效率提升超過(guò)10%，節(jié)約功耗20~30mA，有效增加了移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

圖5 小功率下AW88396效率曲線(xiàn) 比傳統(tǒng)架構(gòu)效率曲線(xiàn)高10%

表1 實(shí)測(cè)AW88396功耗

比傳統(tǒng)架構(gòu)低20~30mA 對(duì)于內(nèi)置豐富音效和保護(hù)算法DSP的AW88396FOR，我們?cè)谠械腄igital Smart K數(shù)字功放產(chǎn)品族的基礎(chǔ)上，增加了基于心理聲學(xué)的功耗優(yōu)化算法，在不影響歌曲主觀效果的前提下，功耗可優(yōu)化15%~20%，進(jìn)一步將整機(jī)音樂(lè)外放續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)10%以上。

圖6 心理聲學(xué)算法功耗優(yōu)化15%~20%

2. 內(nèi)置帶turnkey方案的豐富音效和保護(hù)模塊的艾為國(guó)民神仙算法awinicSKTune，減輕算法對(duì)主控平臺(tái)壓力的同時(shí)，帶來(lái)極致的聲學(xué)體驗(yàn)

內(nèi)置帶turnkey方案的豐富音效和保護(hù)模塊的艾為國(guó)民神仙算法awinicSKTune，可以讓客戶(hù)在分鐘級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成高質(zhì)量音效調(diào)試。其中綠色邊框模塊為基礎(chǔ)算法模塊，粉紅色邊框的模塊為awinic特色定制模塊。

虛擬低頻模塊(VBE)、動(dòng)態(tài)EQ模塊、MBDRC模塊可以提供更有質(zhì)感的低頻

聲音增強(qiáng)模塊(Sound Enhancement)可以讓人聲變得更加厚實(shí)

大音量模式（Super Voice Mode）可以提升免提音量，提升的幅度超過(guò)5dB，并且支持多檔位快速調(diào)試

動(dòng)態(tài)增益控制（AGC）、MBDRC、EQ等模塊可以調(diào)整消費(fèi)者喜歡的音色

振幅控制（IV MEC）和溫度控制（IV TPC）可以在提供大功率輸出的同時(shí)，有效地保護(hù)IoT設(shè)備的小單體喇叭，防止喇叭線(xiàn)圈超振幅斷線(xiàn)和過(guò)溫?zé)齻?/p>

圖7 AW88396FOR集成國(guó)民神仙算法awinicSKTune的DSP

圖8 大音量模式（Super Voice Mode） 響度提升>5dB

3、響應(yīng)速度百微秒級(jí)的多維度多級(jí)調(diào)試的低電量保護(hù)方案

作為Digital Smart K數(shù)字功放的一員，AW88396FOR具有百微秒級(jí)別響應(yīng)速度、多級(jí)調(diào)試功能，擁有多種調(diào)試手段的低電量保護(hù)算法（LVP），使得功放在更低的電源電壓下維持正常工作并且沒(méi)有雜音。

圖9 2.7V低電量下AW88396依舊正常發(fā)聲

如上圖所示，當(dāng)電源電壓從3.8V降低到2.7V時(shí)，AW88396仍能無(wú)失真、無(wú)雜音地輸出音樂(lè)信號(hào)（低電量保護(hù)算法啟動(dòng)，整體幅度會(huì)略有下降），而無(wú)低電量保護(hù)的音頻功放在2.7V電源電壓下，會(huì)進(jìn)入不正常工作狀態(tài)，輸出無(wú)聲。

圖10 LVP保護(hù)邏輯框圖

因?yàn)長(zhǎng)VP算法集成在芯片DSP中，算法的響應(yīng)速度可以達(dá)到百微秒級(jí)別（其它不帶DSP的低電量保護(hù)方案功放的響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)大于10ms）。其中電池電壓通過(guò)內(nèi)部VBat Vsensor獲取，芯片溫度通過(guò)內(nèi)部的IC Temp Sensor獲取，外部溫度通過(guò)I2C獲取。

這樣，LVP算法模塊可以同時(shí)檢測(cè)到電池的電壓、外部溫度和芯片溫度，根據(jù)不同的溫度和電壓，可以動(dòng)態(tài)配置芯片對(duì)電池的最大抽取電流Ipeak，防止在電池低溫低電的場(chǎng)景下，將電池電壓抽取得過(guò)低，導(dǎo)致芯片觸發(fā)UVLO進(jìn)入不正常工作狀態(tài)或者導(dǎo)致移動(dòng)設(shè)備強(qiáng)制關(guān)機(jī)。同時(shí)在Ipeak降低、芯片最大輸出能力下降的時(shí)候，LVP模塊可以控制芯片的Volume和Vmax，保證最大輸出波形不削波，沒(méi)有雜音。

4、小于10uV的低底噪，在夜深人靜時(shí)，也能帶來(lái)無(wú)底噪高保真外放聽(tīng)感

人耳對(duì)底噪是非常敏感的，在夜深人靜的寂靜場(chǎng)景，超過(guò)10uV的噪聲就能被人耳感知。Digital Smart K數(shù)字功放對(duì)低底噪技術(shù)不斷迭代升級(jí)，從傳統(tǒng)架構(gòu)方案到動(dòng)態(tài)匹配優(yōu)化噪聲方案，再到動(dòng)態(tài)增益控制低噪聲DAC架構(gòu)，成功將功放底噪降至10uV以?xún)?nèi)，遠(yuǎn)優(yōu)于同類(lèi)產(chǎn)品的20uV水平，并且配合AW88396FOR創(chuàng)新的硬件Noise gate功能，可將芯片底噪降低到1uV以?xún)?nèi)。

圖11 硬件Noise gate控制示意圖

硬件Noise gate的工作原理是，當(dāng)輸入信號(hào)小于Threshold（如-90dB）時(shí)，將芯片的部分功能模塊關(guān)閉，輸出表現(xiàn)為高阻態(tài)，有效地將功放的輸出噪聲降低到1uV以?xún)?nèi)，同時(shí)芯片的靜態(tài)功耗也可以從5.5mA降低到4.3mA。其中從Noise gate模式會(huì)早于有效信號(hào)（可以被人耳聽(tīng)到的信號(hào)幅度）到達(dá)之前退出，不會(huì)在輸出信號(hào)中引入POP音。

awinicDigital SmartK

數(shù)字功放系列介紹

awinic Digital Smart K數(shù)字功放系列，在國(guó)內(nèi)外享有崇高知名度，AW88396FOR為該系列明星產(chǎn)品。

Digital Smart K數(shù)字功放系列從2014年開(kāi)始不斷演進(jìn)，從常壓到高壓，從不帶DSP到內(nèi)置豐富DSP，從輸出功率2W到5W，從無(wú)IV sensing到有IV sensing均可全系列覆蓋。該系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、IoT、工業(yè)和車(chē)載等領(lǐng)域。

表2 Digital Smart K數(shù)字功放系列

審核編輯：劉清