duiyuyigecaozuoxitongdegaojingyinhuoleisideyinpinxinhao，dianxingdedongtaifanweijifeichangyouxian，yonghuzaitiaogaoyinliangdeshihoubuhuikaolvdongtaifengzhiyinqideshizhen。lingyifangmian，duiyudongtaifanweibijiaokuandeDVD音yin頻pin信xin號hao，筆bi記ji本ben電dian腦nao揚yang聲sheng器qi的de局ju限xian性xing更geng加jia明ming顯xian。對dui話hua和he音yin響xiang效xiao果guo的de音yin量liang差cha異yi非fei常chang大da
，從cong而er迫po使shi用yong戶hu提ti高gao對dui話hua情qing況kuang下xia的de音yin量liang，而er在zai強qiang背bei景jing音yin的de情qing況kuang下xia調tiao低di音yin量liang
，以yi避bi免mian削xue波bo失shi真zhen。

 

在不調整音量的情況下，用戶要麼將音量設置過高
，使動態峰值失真

；要麼將音量設置過低，從而影響對話質量。對於采用小尺寸揚聲器的筆記本電腦來說，這個問題可能造成用戶幾乎不能收看DVD。

 

 

具有自動電平控製(ALC)defangdaqikeyibangzhujiejueyouyuxiaoyangshengqiyinqidewenti。suiranfangdaqibenshenzaibuzengdagongzuodianyadeqingkuangxiawufatigaoqizuidashuchudianya，bingqieyebunengzengdaxiaoyangshengqidegonglv，danshi
，takeyizaibofangyinpindeshihoudongtaitiaozhengshuchudianyadeyouxiaozhi。ruguoyinpinboxingdebofeng(在預定義的閾值以上)beijiangdidaoyuyinpinxinhaoqiyubufengengjiapipeideshuiping，namejiukeyizengjiazhenggexinhaodeyinliangerbuhuichuxianbofengdexueboshizhen。zhejiushitongchangsuoshuodejiyuyasuobideyasuohuozhexianfuqi，zhexiejishuzaizhenggeyinpingongyeyijingfeichangchengshu。

 

當信號高於壓縮門限的時候，小的壓縮比(例如2:1)將把輸入端的4dB增量在輸出端降低到2dB。較大的壓縮比(20:1或更大)被(bei)歸(gui)為(wei)限(xian)幅(fu)，因(yin)為(wei)一(yi)旦(dan)達(da)到(dao)這(zhe)一(yi)門(men)限(xian)
，無(wu)論(lun)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)如(ru)何(he)增(zeng)大(da)，輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)都(dou)將(jiang)保(bao)持(chi)固(gu)定(ding)幅(fu)度(du)。壓(ya)縮(suo)一(yi)般(ban)作(zuo)用(yong)在(zai)錄(lu)音(yin)和(he)混(hun)音(yin)級(ji)，但(dan)也(ye)可(ke)以(yi)作(zuo)用(yong)在(zai)音(yin)頻(pin)數(shu)據(ju)流(liu)。

 

例如，MAX9756放大器，其自動電平控製(ALC)基本上就像一個限幅器。當探測到輸出信號超過了設定門限時，就會縮減增益，保持輸出在門限以下。 MAX9756在門限以上的增益響應接近平坦，壓縮比幾乎是無窮大(圖1)。

 

圖1. 對於低電平音量，放大器如同一個普通的線性放大器

；當音量超過閾值時，縮減增益以避免輸出超出門限。當輸出電壓增大到門限以上時，最大增益衰減量限製在6dB。

 

 

限(xian)幅(fu)器(qi)對(dui)信(xin)號(hao)幅(fu)度(du)變(bian)化(hua)的(de)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)的(de)影(ying)響(xiang)音(yin)效(xiao)。當(dang)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)超(chao)過(guo)閾(yu)值(zhi)，增(zeng)益(yi)衰(shuai)減(jian)的(de)速(su)度(du)用(yong)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)表(biao)示(shi)。隨(sui)後(hou)，增(zeng)益(yi)將(jiang)保(bao)持(chi)在(zai)衰(shuai)減(jian)後(hou)的(de)水(shui)平(ping)，直(zhi)到(dao)信(xin)號(hao)幅(fu)度(du)降(jiang)至(zhi)門(men)限(xian)以(yi)下(xia)。釋(shi)放(fang)時(shi)間(jian)表(biao)示(shi)放(fang)大(da)器(qi)將(jiang)增(zeng)益(yi)恢(hui)複(fu)到(dao)原(yuan)始(shi)值(zhi)的(de)速(su)度(du)。放(fang)大(da)器(qi)MAX9756的響應時間由連接在CT引腳和地之間的電容決定。下式可以由電容值導出啟動時間：

 

 

釋放時間是按照響應時間的比例計算的，並且通過施加在DR引腳的電壓變化調整。通過將DR引腳連接到VDD、VBIAS或GND，可以選擇三種比例之一。MAX9756為所有釋放時間增加了50ms的固定保持時間
，保持時間內增益不發生變化。

 

圖2表(biao)示(shi)一(yi)個(ge)小(xiao)幅(fu)度(du)信(xin)號(hao)上(shang)突(tu)發(fa)一(yi)個(ge)大(da)幅(fu)度(du)脈(mai)衝(chong)的(de)效(xiao)果(guo)。隨(sui)著(zhe)增(zeng)益(yi)陡(dou)降(jiang)，大(da)信(xin)號(hao)脈(mai)衝(chong)的(de)幅(fu)度(du)在(zai)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)上(shang)被(bei)明(ming)顯(xian)衰(shuai)減(jian)。圖(tu)中(zhong)控(kong)製(zhi)增(zeng)益(yi)降(jiang)低(di)的(de)電(dian)壓(ya)是(shi)CT引腳外接電容的電壓，由電容設置響應時間。控製電壓在指定時間內和增益衰減(dB)成比例。

 

圖2. 施加一個短暫的大信號可以觀察到自動電平控製ALC的完整過程，放大器MAX9756的保持時間為50ms，響應和釋放時間可以通過外部元器件調整。

 

響xiang應ying和he釋shi放fang時shi間jian的de長chang短duan要yao符fu合he聲sheng源yuan的de特te點dian和he音yin效xiao要yao求qiu。較jiao短duan的de時shi間jian常chang數shu可ke以yi使shi自zi動dong電dian平ping控kong製zhi快kuai速su地di對dui信xin號hao幅fu度du變bian化hua做zuo出chu反fan應ying
，即ji使shi出chu現xian非fei常chang短duan的de信xin號hao尖jian峰feng
，也ye能neng夠gou提ti供gong有you效xiao防fang護hu。確que保bao大da幅fu度du信xin號hao下xia不bu損sun害hai揚yang聲sheng器qi，但dan是shi，當dang按an照zhao信xin號hao的de動dong態tai變bian化hua而er快kuai速su調tiao節jie增zeng益yi時shi，可ke能neng會hui產chan生sheng“砰然”聲或“喘息”聲。

 

對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)不(bu)斷(duan)變(bian)換(huan)信(xin)號(hao)幅(fu)度(du)的(de)電(dian)影(ying)配(pei)樂(le)來(lai)說(shuo)
，采(cai)用(yong)比(bi)較(jiao)長(chang)的(de)時(shi)間(jian)常(chang)數(shu)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)噪(zao)聲(sheng)，優(you)化(hua)音(yin)頻(pin)質(zhi)量(liang)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，增(zeng)益(yi)在(zai)信(xin)號(hao)強(qiang)度(du)快(kuai)速(su)變(bian)化(hua)的(de)時(shi)候(hou)保(bao)持(chi)相(xiang)對(dui)固(gu)定(ding)
，隻(zhi)對(dui)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)高(gao)強(qiang)度(du)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)增(zeng)益(yi)調(tiao)整(zheng)，給(gei)放(fang)大(da)器(qi)足(zu)夠(gou)的(de)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)。揚(yang)聲(sheng)器(qi)保(bao)護(hu)仍(reng)然(ran)有(you)效(xiao)

，因(yin)為(wei)自(zi)動(dong)電(dian)平(ping)控(kong)製(zhi)(ALC)降低了大部分可能造成損害的信號幅度。

 

通過監測增益衰減控製電壓和信號波形(圖3)，可以觀察到較長和較短響應
、釋(shi)放(fang)時(shi)間(jian)的(de)效(xiao)果(guo)。為(wei)了(le)產(chan)生(sheng)有(you)代(dai)表(biao)性(xing)的(de)波(bo)形(xing)
，輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)采(cai)用(yong)的(de)是(shi)滿(man)音(yin)量(liang)的(de)音(yin)頻(pin)信(xin)號(hao)。在(zai)總(zong)體(ti)信(xin)號(hao)強(qiang)度(du)相(xiang)對(dui)恒(heng)定(ding)的(de)波(bo)形(xing)中(zhong)，較(jiao)短(duan)的(de)響(xiang)應(ying)和(he)釋(shi)放(fang)時(shi)間(jian)會(hui)導(dao)致(zhi)頻(pin)繁(fan)的(de)增(zeng)益(yi)調(tiao)整(zheng)。而(er)較(jiao)長(chang)的(de)響(xiang)應(ying)和(he)釋(shi)放(fang)時(shi)間(jian)則(ze)維(wei)持(chi)平(ping)滑(hua)的(de)增(zeng)益(yi)響(xiang)應(ying)，避(bi)免(mian)放(fang)大(da)器(qi)響(xiang)應(ying)過(guo)快(kuai)
，從(cong)而(er)在(zai)基(ji)本(ben)保(bao)留(liu)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)的(de)同(tong)時(shi)維(wei)持(chi)整(zheng)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)幅(fu)度(du)。

 

圖3. 短的響應和釋放時間(a) 引起增益調整頻繁變化，可能降低音響效果。長的響應和釋放時間(b) 產生平滑的增益響應。

 

 

筆記本電腦內的揚聲器放大器一般工作在5V電源下。采用8Ω揚聲器，在橋接負載(BTL)配置下，理論上可提供的最大連續功率是：

 

 

基於5V工作電壓，輸入幅度高於最大POUT的對應數值時，將會產生削波。MAX9756放大器能夠通過選擇PREF和地之間的電阻調整增益衰減的閾值(MAX9756給這個電阻注入12µA的恒定電流)。可以通過下列等式計算這個電阻值(這裏以1.4W閾值為例)：

 

 

通過調整RPREF值zhi改gai變bian門men限xian，如ru果guo音yin響xiang係xi統tong受shou揚yang聲sheng器qi功gong率lv容rong量liang的de限xian製zhi，可ke以yi設she置zhi閾yu值zhi
，使shi其qi遠yuan遠yuan低di於yu放fang大da器qi的de最zui大da輸shu出chu功gong率lv，確que保bao不bu超chao出chu揚yang聲sheng器qi的de功gong率lv容rong量liang。如ru果guo揚yang聲sheng器qi可ke以yi承cheng受shou放fang大da器qi的de滿man輸shu出chu功gong率lv，則ze設she置zhi閾yu值zhi剛gang好hao低di於yu限xian幅fu電dian平ping，優you化hua音yin質zhi並bing避bi免mian揚yang聲sheng器qi受shou到dao長chang期qi的de強qiang變bian化hua信xin號hao的de損sun害hai。削xue波bo不bu僅jin聽ting起qi來lai音yin響xiang效xiao果guo差cha
，甚shen至zhi可ke以yi對dui揚yang聲sheng器qi造zao成cheng永yong久jiu性xing損sun壞huai。 揚聲器的機械元件很難恢複削波信號的陡峭沿
，時間久了還會導致失效。

 

圖4是shi設she置zhi閾yu值zhi剛gang好hao低di於yu放fang大da器qi最zui大da輸shu出chu功gong率lv時shi的de效xiao果guo。輸shu入ru信xin號hao是shi高gao低di幅fu度du交jiao錯cuo的de正zheng弦xian波bo。輸shu出chu波bo形xing在zai響xiang應ying時shi間jian內nei被bei明ming顯xian削xue波bo
，但dan是shi當dang增zeng益yi衰shuai減jian完wan成cheng後hou
，即ji可ke避bi免mian削xue波bo現xian象xiang。 

 

圖4. 從小信號到大信號的躍變過程中，輸出波形最初發生削波失真，但當增益衰減後，輸出波形又回到了期望的正弦波狀態。

 

 

MAX9756所提供的限幅功能有助於保護揚聲器、避免削波，但在自動電平控製(ALC)有效時，它將完全消除動態變化。無窮大的壓縮比意味著輸入信號增大時對輸出沒有任何影響，從而得到一個沒有活力的、單(dan)調(tiao)的(de)音(yin)頻(pin)效(xiao)果(guo)。如(ru)果(guo)不(bu)要(yao)求(qiu)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)，較(jiao)低(di)的(de)壓(ya)縮(suo)比(bi)即(ji)可(ke)在(zai)避(bi)免(mian)削(xue)波(bo)的(de)同(tong)時(shi)維(wei)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)動(dong)態(tai)變(bian)化(hua)。較(jiao)低(di)的(de)壓(ya)縮(suo)比(bi)會(hui)減(jian)小(xiao)音(yin)頻(pin)信(xin)號(hao)的(de)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)，但(dan)不(bu)是(shi)完(wan)全(quan)消(xiao)除(chu)。通(tong)過(guo)圖(tu)5外圍電路
，MAX9756可以得到更低的壓縮比。

 

圖5. MAX9756外加一個MAX4400運算放大器和電阻(R2)，可以降低ALC的壓縮比。

 

運算放大器MAX4400緩衝MAX9756的CT輸出，以確保外部電路不影響CT電壓，從而不影響釋放時間。MAX4400的典型輸入阻抗是1000GΩ，消除了可能會提前給電容放電的漏電流。 運算放大器的輸出通過R2反饋到PREF。R1和R2分壓器決定新的自動電平控製ALC閾值。具體閾值由下式決定：

 

 

到達閾值之前，引腳PREF的等效阻抗是R1和R2的並聯
，因為這兩個電阻同時都被連接到地。因此，在此配置中設置這兩個並聯電阻就可以設置自動電平控製ALC閾值。等式右邊是先前提到的RPREF計算公式
，等式左邊是R1和R2的並聯阻值。

 

R2與R1的比決定壓縮比。當R2遠大於R1時，自動電平控製ALC有一個和MAX9756標準硬限幅配置類似的高壓縮比。當R2小於R1 時，ALC具有低壓縮比，並且在音頻信號中保持大部分原有的動態變化範圍。為了得到3:1的壓縮比，設R2是R1的2.5倍。圖6給出了MAX9756標準限幅配置和R2/R1 = 2.5時的電壓增益效果。

 

圖6. 與MAX9756標準限幅配置相比
，配合外部電路後能夠得到平緩的增益調節。

 

 

自動電平控製(ALC)帶來的性能提高非常明顯(圖7)。圖(a)表示沒有自動電平控製(ALC)情況下，DVD信號出現較強聲音時的輸出波形；圖(b)表示在相同的輸入和相同的音量設置下，自動電平控製(ALC)的工作效果。

 

圖7. (a) 沒有ALC時，強輸入信號造成輸出嚴重削波
；(b) 同樣輸入波形下，ALC工作時，輸出波形沒有削波失真。

 

用戶可以調高音量改善對話效果，並且不用擔心出現其它強音信號，音質也會因為避免了削波而得到改善。此外，自動電平控製(ALC)延長了揚聲器的壽命(減少削波)
，並且幫助保護低功率揚聲器。最大音量設置比不帶ALC的同等係統提高了6dB。

 

自動電平控製(ALC)也可以通過數字方式實現
，或由現有的DSP硬件實現；可以采用複雜、完善的處理過程
，比如多頻帶壓縮，進一步提高音質

，增強揚聲器保護。但這種方案使數字域的ALC成為一個龐大的DSP係統
，要求更多的計算周期和更大的功耗。另一方麵，對於電池壽命要求苛刻的筆記本電腦和手持DVD播放器，將模擬ALC集成在揚聲器放大器是一個很好的折衷。

 

本文來源於Maxim。