美国国家半导体2004年中国音频技术应用设计大赛专栏
适用于平面显示器的音频应用

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近年来,显示器产品日新月异,等离子显示器、液晶显示器等正在成为影音消费市场上的主导趋势,它们为最终用户提供了更薄的尺寸、更优的画质、更佳的性能和设计。

除了图像质量外,声音质量也是平面显示器产品的主要考虑因素。产品是否可以占据大市场份额并获得更大销售潜能,用户的体验以及产品特性是其中重要的因素。

为把这些特性带入自己的平面显示器产品中, 美国国家半导体公司LM4832和LM4950芯片的2.1声道音频放大器带有3D 增强音效,适用于平面显示器的应用。

LM4832 是一款带有数字控制音调与音量、话筒前置放大器和3D增强音效的立体声放大器芯片。它使用I2C 控制结构。在8 W负载上输出功率可达350mW,在32W耳机负载上输出功率为100mW,工作电压为4.5~5.5V。主要用于多媒体显示器、电视和便携设备。

LM4950 是一款AB类放大器芯片,可以在8W负载上提供7.5W(BTL)单声道功率,或在4W上提供3.1W(SE)立体声功率。供电电压为12V,非常适用于平面显示器或电视应用。LM4950的立体声应用电路图见图1。

图1
图1 🔍原图 (567×358)

图2为2.1声道音响系统功能框图(LM4832+LM4950×2)。一片LM4832通过I2C用作音频信号控制和H/P 驱动;一片LM4950 配置成SE方式用作左、右声道的放大器;另一片配置成BTL 方式用作低音放大器。

图2
图2 🔍原图 (567×340)

模拟立体声R/L 音频信号可送入LM4832 的输入端。IC 控制总线的两个管脚用于控制LM4832 的信号,包括音量、高音、低音、3D 音效开启以及话筒放大器等,其中一个管脚为数据,另一个管脚为时钟。然后,L/R源信号被送入一片LM4950 进行音频放大。LM4950 输出两个单端的左、右信号,每个通道上约提供4 W负载3.1W 的输出功率。

同时,LM4832 的左、右声道输出信号结合后,通过一个RC 无源低通滤波器,供给低音部分。滤出低音信号的RC 无源低通滤波器的截止频率大约为120Hz。低音信号被送回LM4832(此时将话筒放大器用作低音信号放大器)。因而也可以提供低音通道音量的控制。

LM4832 具备通过I2C 总线独立控制的总音量、低音、高音和输入衰减。GPIO 是一个用于控制LM4950 关断模式的逻辑电平。3D音效的开启与禁止也由I2C 总线控制。

3D 音效有助于增强听觉上的立体声分离度,适用于受机箱和设备的限制,左、右声道扬声器过于靠近而无法达到最佳声场距离的应用。3D 增强音效通过将某些信号频率进行移相,从而拓宽音场。产生3D 音效需要一个阻容网络,电阻设定为20kW。0.1μF 用于减少低于80Hz 频率的声音(图3)。降低电阻阻值可以使音效更明显,而降低电容值则可以提高音效的截止频率。

图3
图3 🔍原图 (283×235)

音调控制部分在每个立体声通道使用两只外接电阻(图4)。每只都有一个转折频率,由反馈循环中的电容和内部电阻值决定。改变两个电容的比例将改变中音段的增益。

图4
图4 🔍原图 (567×328)

平面显示器市场正处于快速发展时期,只有增加更多的先进特性和功能才能提升产品的市场价值。音频部分是这一过程中的主要考虑因素。产品工程师需要一种简单的实施方案,以节约开发成本和开发工作量。LM4832 与LM4950(或同类放大器,如LM4940、LM4866、LM4755、LM4752)是适合这项应用的合理而有价值的解决方案。

(李健强 美国国家半导体公司亚太区音频产品资深应用工程师)