為聽戴式設計選擇音訊放大器
作者 : Steve Taranovich
在聽戴式裝置設計，類比電路透過麥克風轉換聲音，進行放大和調節後，再將其發送到MCU，進一步調節並過濾訊號，最後驅動微型揚聲器...
「音訊放大器」(audio amplifier)是插入耳內或置於耳後的智慧聽戴式裝置(hearable devices；無論是有線的還是無線)之主要組成部份。
針對聽戴式裝置設計，類比電路透過麥克風轉換聲音，進行放大和調節後，再將其發送到微控制器(MCU)，讓MCU進一步調節並過濾訊號，最後驅動微型揚聲器，將訊號傳送至耳膜。基於微處理單元(MPU)的數位處理可以促進背景雜訊和聲學反饋消除，增強語音效果，並提供自動增益控制(AGC)。
圖1：方塊圖中顯示聽戴式裝置設計的基本建構模組。（來源：Texas Instruments）
音訊放大器採用線性模式的電晶體來形成輸出電壓，該輸出電壓可說是輸入電壓的可縮放版本。
音訊系統通常使用A類(class A)、B類(class B)和AB類(class AB)放大器。但是，對於微型的聽戴式裝置，B類和AB類放大器由於功耗很大，因此並不是務實的選擇。只要設計工程師能夠確保在放大器的線性範圍內操作，為前置放大器(pre-amp)選擇一款有助於降低失真的A類放大器似乎才是理想的選擇。
A類放大器具有低失真和迴音。問題在於，當使用小型電池時，A類放大器的能耗較高，動態範圍也不大。因此，A類放大器的高能效版本——H類(class H)前置放大器或許會是更好的選擇。
然而，實際上，D類放大器正逐漸成為聽戴式設計的最佳選擇。早在1958年即已被提出的D類放大器，其功耗比上述的放大器更少得多了。因此，D類放大器更具有能源效率，並因而延長了電池壽命。
圖2：數位輸入的D類放大器讓系統設計幾乎得以隨插即用。（來源：Maxim Integrated）
更重要的是，D類放大器無需使用數位類比轉換器(DAC)的需求，因而能夠直接驅動揚聲器。聲音不必經過數位處理，因此，放大後的聲音更清晰、更自然，也更悅耳。
在將更具功效的放大功能帶到聽戴式裝置等小型裝置方面，D類放大器顯然扮演著至關重要的角色。醫療助聽器正是D類放大器的電源效率和低雜訊特性得以大顯手的另一項設計前線。
編譯：Susan Hong
(參考原文：Audio amplifier selection in hearable designs，by Steve Taranovich)
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