如何正確理解音頻元件數(shù)據(jù)手冊中的功耗數(shù)據(jù)

這意味著系統(tǒng)功耗對設(shè)計師來說一個至關(guān)重要的設(shè)計指標(biāo)，他們將需要花費很多時間去仔細(xì)研究不同芯片供應(yīng)商提供的產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊。這個任務(wù)的工作量很大，因為數(shù)據(jù)手冊中存在有很多影響功耗的變量，而且在很多情況下，制造商不會提供產(chǎn)品之間的相似比較。事實上，音頻輸入和輸出子系統(tǒng)的設(shè)計特別棘手，因為它們包含了模擬和數(shù)字電路，而且一般采用多個獨立的電源。

容易曲解的數(shù)據(jù)

對音頻子系統(tǒng)電路進(jìn)行更深入分析有助于理解音頻IC制造商數(shù)據(jù)手冊中的功耗數(shù)據(jù)的真實含義。圖1給出了便攜式系統(tǒng)音頻輸出部分涉及的主要功能模塊。通常，這條信號鏈上的最后幾個模塊(數(shù)字信號增強(qiáng)、數(shù)模轉(zhuǎn)換、模擬混音和放大電路）是集成在單個器件中，即“音頻DAC”。數(shù)據(jù)手冊會提供“DAC功耗”或“DAC供電電流”數(shù)據(jù)，確定這個數(shù)據(jù)是否包括放大器和其它與DAC相關(guān)的子電路的功率需求非常重要。如果沒有包含，則需要單獨計算。

同樣，數(shù)據(jù)手冊中的“耳機(jī)回放”功耗通常不包括片上增強(qiáng)電路，如限幅、3D信號增強(qiáng)和均衡電路。供應(yīng)商提供的功耗數(shù)據(jù)通常都不包括這些電路，以使他們的器件看上去比競爭對手有更好的性能。一些制造商甚至在定義回放功耗時不包括數(shù)字音頻接口，這與實際使用情況大相徑庭，因為接口必須上電才能接收音頻數(shù)據(jù)用于回放。

系統(tǒng)架構(gòu)變化事實進(jìn)一步增加了設(shè)計復(fù)雜性。例如，音量控制可以通過音頻芯片數(shù)字部分CPU上的軟件，或者音頻芯片上的模擬可編程增益放大器來實現(xiàn)。根據(jù)經(jīng)驗，一個好的做法是明確設(shè)計系統(tǒng)的相關(guān)功能、確定由哪個物理器件負(fù)責(zé)該功能，并正確計算每個功能的功耗。

圖1：音頻回放的功能模塊框圖以及影響每個模塊功耗的因素。

真實世界的負(fù)載和信號特性

數(shù)據(jù)手冊中還有其它一些數(shù)據(jù)經(jīng)常與實際情況不符。例如，回放時揚聲器和耳機(jī)的功耗占整個系統(tǒng)功耗的很大一部分，但這些數(shù)據(jù)通常不包含在數(shù)據(jù)手冊中。更常見的是，數(shù)據(jù)手冊提供的是“靜音”狀態(tài)下的功耗數(shù)據(jù)，這種狀態(tài)在數(shù)字域中用一長串零來表示。在這種狀態(tài)下，負(fù)載上的電壓為零，且沒有任何負(fù)載電流。此外，靜音狀態(tài)下音頻IC本身的功耗很少，這進(jìn)一步降低了對外宣稱的功耗，有時功耗甚至是在沒有連接負(fù)載的情況下來測量的。

為得到有意義的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)必須連接負(fù)載。在消費電子領(lǐng)域，小型揚聲器的阻抗一般為8歐姆，耳機(jī)的阻抗為16歐姆或32歐姆。此外，實際的測試信號還必須得到充分驅(qū)動，以便通過電路中的所有相關(guān)元件到達(dá)負(fù)載。