声频放大器芯片集越来越多的功能一身，加上声频芯片都采用创新的设计技术，因此个人数字助理、移动电话、笔记本电脑及其他可携式电子产品只要采用声频芯片配置音响系统，便可减少所需外置零件的数目。

自上一世纪50年代晶体管收音机问世以来，音响系统便朝着更大输出功率、更高度原音以及机身更小巧这个方向发展。虽然多年来产品不断推陈出新，例如自晶体管收音机问世之后，CD随身听、MP3播放器、个人数字助理、移动电话以及笔记本电脑等相继推出，外型虽不断改变，但上述的发展方向基本上没有改变。

若电阻负载不变，音响系统为负载提供的最高声频输出功率受两个条件所限，其一是声频放大器输出的最高电压摆幅，而另一因素是放大器输出的最高电流摆幅。

传统芯片输出功率不足

大部分声频放大器的电压摆幅在很大程度上由供电电压决定。若负载不变，最高电流（即输出功率）取决于电压摆幅。一般来说，工程师设计声频放大器芯片时，都力求所设计的芯片可以在指定的供电电压下执行特定的功能。他们虽然很想提高音响系统的功率输出，但往往因为供电电压较低而无法加大功率输出，这时便需要采用非传统的设计方式解决这个问题。可携式娱乐设备如晶体管收音机的出现显示功率输出不足的问题早已出现。

一直以来，许多晶体管收音机都采用整合了变压器的喇叭以提高功率输出。部分收音机甚至采用匝数比为1：2的变压器，这样喇叭的电压摆幅每提高一倍，其功率输出则可加大四倍。但由于采用变压器令成本增加，加上体积较大，而且会产生辐射，因此这个设计并不适合可携式电子产品采用。

成本低廉的新一代芯片

由于市场出现这个新的需求，因此新一代的声频放大器芯片便应运而生。这类新一代声频放大器芯片不但成本低廉，而且容易使用，让工程师在设计上有更大的灵活性，可以试用不同的设计以取代采用变压器的设计。

添加放大器

目前有一个方法可以解决如何提高喇叭输出功率的问题，那就是为喇叭添加两个属于同一种类而又平行连接一起的放大器。利用多种不同方法将两个放大器按照无需桥接变压器（Bridged Transformer Less）或桥接负载（BTL）的配置方式连接一起，但无论采用哪种方法，它们都有一个共通点：声频讯号一经输入之后，输入电压便会一方面以非反相方式驱动其中一个放大器，而另一方面又以反相方式驱动另一放大器，令摆幅加大一倍，因此其功率输出比其他放大器以同一供电电压驱动单端负载的方式高达四倍。

输入端并无声频讯号时，两个放大器的输出端以及将这两个输出端连接一起的喇叭都处于同一电位。因此桥接负载（BTL）配置也无需加设专为单端负载配置而设电容值较大的耦合电容器。

以3个放大器驱动两个喇叭

美国国家半导体的LM4910芯片是采用类似BTL配置的典型新一代声频放大器。LM4910芯片是一款声频功率放大器，最适合可携式电子产品的耳机采用。这款芯片可以利用3.3伏（V）供电电压将35mW的输出功率输入32Ω负载，而总谐波失真及噪声（THD＋N）不会超过1％。这款芯片即使在217Hz的涟波频率下，其电源供应涟波抑制（PSRR）也可达65dB，而停机电流则只有0.1微安（μA）。

《图一 平行连接的声频放大器》

(图一)所示的是LM4910芯片的上层方块图，图中的Vo1及Vo2输出端并无输出耦合电容器，但传统的单端耳机放大器一般都设有这类输出耦合电容器。这个全新的电路布局除了无需加设输出耦合电容器之外，也无需加设半供电电压旁路电容器或参考电压旁路电容器，但参考电压旁路电容器可以阻止半供电电压（1/2VDD） 的输出，使输出放大器无法根据半供电电压提供偏压，而参考电压旁路电容器则可以将声频讯号传送往耳机。若采用这个设计，物料列表至少可以减省三个电容器，有助减低系统成本，以及节省印刷电路板的板面空间。

传统的三线耳机插头可以采用LM4910芯片，请参看(图二)。插头接点及环形装置负责传送左右声道的讯号。插头套管与耳机插孔套管虽然连接一起，但耳机插孔套管没有连接电路的接地。实际上，LM4910芯片（Vo3输出）将1.58伏电压输入耳机插孔的套管，以确保其电压与放大器1及2的直流输出保持在同一电位之上。耳机采用类似BTL类型的模式进行作业。同一直流电电压会输入两个耳机喇叭，因此并无净直流电流流入喇叭。当耳机喇叭的声频讯号输出振幅扩大时，交流电流便会流入耳机喇叭。

《图二 放大器连接无输出电容器的立体声耳机》

如果采用耳机输出插孔作为线路电位输出端，LM4910的参考电压会位于插头与套管的联机。即使外接的设备设有电容耦合输入，也不会产生甚么问题。但消费市场上有小部分音响设备属于直流电耦合，而这类音响设备的耳机插孔套管可能已接地。若采用这个设计，LM4910的短路保护功能会启动，而放大器3会立即关闭，以便保护已短路的LM4910以及外接设备。

更快的启动时间

美国国家半导体的LM4854放大器是另一款可支持无需电容器耳机的芯片。这款放大器，既是单声道差动声频功率放大器，也是立体声耳机放大器。这款放大器芯片若采用单声道的桥接负载（BTL）模式，便可利用5伏的单电源供应为8Ω负载提供1.1W的输出功率。若采用立体声的模式，则可为32Ω负载提供85mW的输出功率。

LM4854放大器最适用于个人数字助理、移动电话、笔记本电脑以及其他可携式电子产品。此外，LM4854放大器不但启动时间极快，而且可以支持无需电容器的耳机，这是LM4854的两大优点。系统可在一毫秒（ms）内由待机模式转为正常作业的模式，只需0.1毫秒便可重新启动系统。

这款芯片进入待机模式后，会输出静音，并关闭部份内部电路，以便将供电电流降至典型的27A。而进入停机模式后，会关闭所有内部偏压电路，以便以极低的电流进行微功率作业。产生VDD/2电压的电路也会关闭，而放大器也会停止输出。因此当恢复通电或终止停机模式以便重新启动系统时，一般约需120毫秒才可重新启动系统。由此可见，待机模式与停机模式的启动时间有很大的出入，待机模式只需0.1毫秒便可启动系统，但停机模式则需要120毫秒。

对于一般的应用来说，待机模式非常有用，因为用户可以迅速将系统转为待机状态，然后在极短时间内重新启动系统，使系统可以立即全面恢复正常作业。以移动电话为例来说，若在小键盘上的任何按键单击，按键会立即发出声响，以显示系统为按键动作发出响应。这是待机模式的典型应用。

芯片功能更齐备

不同的声频放大器芯片有不同的作用，例如部分声频放大器有助减少系统所需被动组件的数目，但另外也有部分声频放大器专门负责为更多新加的功能提供支持。

对于需要提供立体声桥接负载喇叭及耳机功能的音响系统来说，LM4838是一款理想的单芯片放大器。这款放大器芯片具备立体声桥接放大器的一般功能，例如可以为4Ω负载提供2W功率输出，而总谐波失真（THD）不超过1.0％。此外，这款放大器也可提供直流声量控制以及可选择增益或低音强化等功能。

LM4838放大器是LM4835及LM4836的升级版，最大的改进是可以提供更高效能的直流声量控制。其轮廓分析或传送功能则尽量按照人耳对电位转变的反应方式而设计，而且增益可以外部设定，也可用来加强低音效果。对于低频反应较弱的外接式喇叭来说，这款放大器可以发挥较大的作用。此外，这款放大器也可侦测系统输入的哔哔警告声，一旦收到这些警告声，放大器便可驱动桥接负载或立体声耳机。

LM4838放大器芯片适用于多种不同的应用，其中包括可携式及桌面计算机、多媒体监视器、可携式收音机、个人数字助理以至可携式电视机等。

《图三 LM4857声频放大器电路架构图》

对于配备立体声音响系统的移动电话来说，LM4857是另一理想的放大器芯片。这款芯片将声频放大、独立声量控制、混频、电源管理控制以及美国国家半导体的3D音效强化功能等多种不同技术整合一起，如(图三)所示。这款声频放大器可为8Ω负载提供每一声道达495mW功率输出的立体声喇叭放大器、可为32Ω负载提供每一声道高达33mW功率输出的立体声耳机放大器、可为32Ω负载提供每一声道高达43mW功率输出的单声道耳机放大器、以及外接有源免持听筒喇叭的线路输出，而且所有功率输出的总谐波失真及噪声不会超过1％。

加设数字模拟转换器及编码译码器

可携式电子产品的体积越趋小巧纤薄，成本也不断下降，系统芯片必须不断添加更多新的功能才可满足体积及成本方面的新要求，数字模拟转换功能便是因应这些需要而添加的功能特色之一。以LM4921芯片为例来说，这款放大器不但将声量控制与功率放大这两种基本功能整合一起，而且还另外添加可媲美激光唱片的16位元元分辨率音效、立体声输出、I2S输入、数字模拟转换等功能特色。工程师只要采用这款新芯片，便可节省大量设计系统及电路板的时间，以及为MP3译码器提供一个容易使用的业内标准接口。

LM4930放大器更进一步将语音频带编码译码器整合到芯片内。换言之，LM4930放大器除了内建数字模拟转换器及编码译码器之外，还可以另外为模拟麦克风输入提供模拟数字转换支持，以及为所有输入及输出提供全面增益控制。

《图四 将音乐数字模拟转换器及语音编码译码器整合到芯片内的声频放大器》

这款放大器内建的8kHz语音频带编码译码器采用标准的脉冲编码调变（PCM）数字声频接口，以传送语音数据。此外，工程师也可利用其中可与I2C兼容的控制（双线）接口，以设定语音频带编码译码器及声频数字模拟转换器，以及将不同的输出模式与不同的音量控制数值加以设定。例如，语音或声频数据可以传送至单声道输出或立体声耳机输出，甚至可以同时传送给单声道与立体声的输出端。此外，这款芯片也设有全面混频及侧音控制功能。

移动电话或个人数字助理只要采用LM4930放大器，便可以减少系统所需外置零件的数目。采用LM4930放大器的高整合度系统比采用多种不同离散式组件的系统更优胜，其优点包括：