耳机放大器性能要求及解决方案
智能手机用户期望通过耳机欣赏具有高保真(HI-FI)品质的音乐播放，这就要求耳机放大器具有低失真。由于耳机接近人耳，直接影响用户的听觉体验，故耳机放大器须无可听噪声，此特性对于耳机放大器的重要性比对于扬声器放大器的重要性更高。此外，耳机放大器也要求具有高能效，帮助延长音乐播放时间。

为了满足消费者对耳机音频质量更高的要求，智能手机等便携消费类设备需要高质量的立体声耳机放大器。而设计人员在设计立体声耳机放大器输出段时，需要从电容耦合及真实接地(true ground)等不同选择中选出更适合的方案。电容耦合方案的能效高，因为电源仅为正输出信号供电；但这种方案要使用大耦合电容(会滋生尺寸及成本问题)，而且低频时声音品质较差。相比较而言，真实接地方案无须使用耦合电容，具有良好的低频响应性能，且耳机真接地配合使用常规转换器，但真实接地结构的能效不高。总的来看，真实接地方案提供更低失真及更小方案尺寸，重点是要提高能效，帮助延长音频播放时间。

对于耳机放大器而言，为了提供舒适的听力水平，静态功率(即静态电流)就是其总体功耗的主要构成部分。因此，将静态电流降至最低对于提高耳机放大器的能效至关重要。NCP2815是安森美半导体推出的一款超低静态电流(Iq)立体声耳机放大器，提供1.8 mA的超低静态电流，帮助延长音频播放时间。

这器件还提供高阻抗(High Z)输出模式，支持音频插孔的音频输入/输出。NCP2815支持共模感测，能够消除接地环路噪声。这器件支持1.6 V至3.6 V的宽电源电压，采用1.8 V电压供电、负载为16 Ω条件下的功耗仅为20 mW，总谐波失真加噪声(THD + N)小于0.01%。NCP2815提供-100 dB的高电源抑制比，提供固定内部增益(-1.5 V/V)或外部可调节增益，还提供爆破音(pop)和嘀嗒音(clICk)噪声消除电路。1.2 mm x 1.6 mm的CSP封装使NCP2815成为市场上同类器件尺寸最小的产品。
 

图4：NCP2815“长播放时间”立体声耳机放大器框图。

音频子系统方案——高集成度的音频管理集成电路
安森美半导体身为应用于高能效电子产品的首要高性能硅方案供应商，不仅推出上述独立的高性能扬声器放大器及立体声耳机放大器，也推出集成了立体声耳机放大器、扬声器放大器及I2C控制的音频子系统方案——音频管理集成电路(AMIC)，在扬声器及耳机输出的2路音频输入源之间提供灵活的布线及多工(muxing)，如NCP2704及NCP2705等。

 
图5：音频管理集成电路功能示意图。

其中，NCP2704是一款带斜坡控制的PWM D类音频管理集成电器，帮助有效降低EMI。这器件提供完全可编程的自动增益控制功能，确保提供极佳音频输出质量并保护扬声器。NCP2704集成的耳机放大器具有超低静态电流消耗特性，帮助延长音频播放时间。这器件还提供丰富的输入/输出多工控制，提高器件的灵活性。NCP2704集成的耳机放大器的THD+N值仅为0.02%，扬声器放大器则为0.042%；相应的耳机放大器电源抑制比为-100 dB，扬声器放大器为-89 dB。NCP2704提供较宽且精确的增益选择 (静音及-60 dB至+12 dB)。

NCP2705也是一款D类音频管理集成电路，主要功能与NCP2704类似，但NCP2705增加了共模感测功能。此功能可以改善串扰性能，特别是在带寄生电阻的FM调谐器的情形下。NCP2705的THD+N值更低，耳机放大器为0.01%，扬声器放大器为0.017%。
 
图6：带共模感测功能的D类音频管理集成电路NCP2705框图。

总结：
智能手机等便携产品的音频输出应用需要低EMI、低失真、高电源抑制比及高能效的音频放大方案。设计人员采用安森美半导体提供的带斜坡控制功能的D类扬声器放大器NCP2824，能够有效地降低对射频电路的高频EMI干扰，同时借助“不削波”自动增益控制(AGC)功能确保扬声器播放音频时提供低失真，及借助“功率限制器”AGC功能保护扬声器免受损坏。同时，设计人员采用安森美半导体提供的超低静态电流立体声耳机放大器NCP2815，延长智能手机音频播放时间。 而NCP2704和NCP2705均是带低EMI D类放大器、自动增益控制和“长播放时间”耳机放大器的音频管理集成电路，藉I2C提供灵活的多工及布线。

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