便携式智能音箱音频解决方案
便携式智能音箱由于其小巧、美观、便携的特点，受到广大消费者的青睐。国内外科技巨头们通过掌握的各类先进技术，纷纷进场，也拔高了整体行业的门槛和技术深度。音质作为音箱的第一卖点，成为技术提升的核心目标，而功放芯片更是核心中的核心。
如何为便携音箱选择一款优秀的功放芯片？艾为拥有话语权。此次，艾为电子为市场带来一款全新的数字Smart K Plus立体声音频功放——AW85825。
AW85825是一款内置强大DSP、集成了艾为国民神仙算法SKTune、支持PVDD外供4.5~26.4V宽压，可以实现65W高功率输出以及21mA极致低功耗的数字立体声音频功放。
图1 AW85825芯片介绍 不过，这块芯片的能力，还远不止这些。如下的性能参数上体现出的压倒性优势，可知一二。
图2 AW85825参数规格 对芯片有了一个初步印象后，在音箱产品的设计中，有哪些关注点？这款AMP能给音箱提供哪些价值呢？通过便携式音箱的设计方案展示为例，可以一探究竟。
智能音箱功放设计
当前市面上，便携式智能音箱以其方便携带、小巧可爱、外观炫酷等特点，成功跻身为智能音箱产品中发展最为迅速的产品品类之一。这类的音箱，通常个头不大，为了便于携带，以电池供电为主。因此便携式智能音箱在满足自身设计特色的情况下，又对续航功耗、音质，有着极高的要求。
便携式智能音箱主流音频设计
1
单声道音箱（Mono）
在单声道的设计中，需要通过单个全频扬声器，实现更低的下潜深度以及更高的高频响应。对于AMP来说，既要有足够的功率去推动低频音效的输出而不至于乏力，也需要有足够的高频延展，甚至可以拓展到超声频段。那么具备PBTL模式以及采样率扩展到了192KHz的AW85825显然可以胜任这些要求。PBTL模式又称并联桥接负载模式，额定输出功率可达65W@1% 4Ω PVDD=24V，极端条件下，可以实现80W@10% 4Ω PVDD=24V的高功率输出。
图3 AW85825单声道PBTL电路参考设计 注：PVDD外供范围：4.5~26.4V 芯片底部的 Thermal pad 需接地
2
2.0声道立体声音箱（Stereo）
立体声的音箱在市场中也极为常见，2个扬声器单元分别负责系统L/R声道的信号输出。相比于单声道，立体声音箱在声音空间感、听感音质上，有着显著的变化。AW85825的BTL模式，即可以协助声学设计师打造真立体声音箱。BTL模式又称桥接负载模式，支持L/R立体声声道。在这个模式下，单个通路的额定输出功率为33W@1% 8Ω PVDD=24V，极端条件下，可以实现40W@10% 8Ω PVDD=24V的功率输出。另外，我们利用AW85825的L/R声道同源应用，配合高、低频扬声器单元分频输出时，又可以进一步延展音箱的音域。
图4 AW85825立体声BTL电路参考设计 注：PVDD外供范围：4.5~26.4V 芯片底部的 Thermal pad 需接地
3
2.1声道音箱（2.1 Channel System）
2.1声道作为流行多年的经典系统，以其系统简单、声音方向感清晰、低音震憾，广为消费者喜爱。那么如何利用艾为电子的AW85825实现经典的2.1声道系统呢？PBTL以及BTL模式的组合，能助一臂之力。其中高功率的PBTL模式芯片作为Woofer超低音单元Driver，而BTL模式芯片作为Tweeter中高音单元Driver，一套2.1声道系统即搭建完成。
图5 AW858252.1Channel System电路参考设计 注：PVDD外供范围：4.5~26.4V 芯片底部的 Thermal pad 需接地
提高音箱续航
音箱开发过程中，除了第一部分的音频系统化设计，另一个重要的关注点，便是续航。为了便携性，大部分音箱采用为电池供电。在有限的电池容量下，如何提高系统效率以及进一步降低芯片各种工作条件下的耗散，成了研发工程师们深夜还在辗转反侧的挂念。艾为电子的数字功放芯片AW85825针对降低耗散、提高效率的特色功能，就显得非常值得学习。
AW85825可以支持的PTC功能是个什么样的绝活？它是通过检测即将到来的音频信号，动态调节片外DC-DC所提供的PVDD电压，保持AMP自身在工作时，能够有足够的电压余量。芯片动态提供的足够大的音频信号动态范围，即防止信号截顶失真，又可以有效提高音频系统效率，一举两得。
图6 PTC功能框图
图7 PTC效率曲线（ON/OFF） 通过AW85825芯片在播放歌曲时候的实测数据显示，打开PTC功能得到的收益是惊人的： 大信号功耗平均降低约11%左右 小信号功耗平均降低约29%左右
图8 PTC模式歌曲平均功耗对比
3种调制模式
BD、LLM（Low-Loss Mode）、LLM Plus
通过调节AMP对输入的音频信号的采样率以及P/N端的占空比，实现AMP工作时，性能与功耗的平衡。
图9 3种调试模式功耗对比
4种工作模式
Play、Hiz、Sleep、Deep Sleep
在不需要播放音乐时，可将AMP置于除Play外的其他State，以节省静态功耗。最低功耗低至 IPVDD+IDVDD < 1mA 。
图10 4种工作模式功耗对比
提升音箱音质
音频系统方案以及整机续航是便携式智能音箱产品的硬实力，更是一台优秀音箱产品的必备条件。而在固化的硬实力之后，如何进一步提升智能音箱的音质？Awinic SKTune给出了答案。SKTune庞大的功能以及各项特色音效，将音箱对音质的追求展现的淋漓尽致。
图11 AW85825集成SKTune音效功能 除了业内大家所熟知的基础版本音效，SKTune在AW85825上还重点引入了几个特色算法。
•SFE（Sound Field Enhancement）
方法：分策略处理，人声得到增强，伴奏得到拓宽。
收益：有效提高人声与伴奏的纵深度和宽广度，带来“声”临其境的体验。
图12 SFE声场效果扩展效果图
•ASE（Awinic Sound Enhancement ）
方法：通过分频器把信号分成不同的频段，对不同的频段添加不同的延时。
收益：提升低音部分的厚实感，降低人声的毛刺感。
图13 声音增强算法示意图
•低音增强（Bass Booster）
方法：通过重建扬声器低频谐波的能量以实现低频的听感效果。
收益：有效提升鼓声力度、下潜度，提升人声厚实度和氛围感。
图14 Bass Booster低频增强
•低功耗算法（APS）
方法：通过对音频信号时域、频域上多特征精准建模。
收益：可以实现高达10%~15%的功耗降低。
图15 APS效果实测
保护模式
音箱的设计是基于特定的物理条件下，但似乎每个声学设计师们，都期望自己的作品更美更优秀，以至于在不断地挑战自己以及音箱产品的极限。已知的是输入信号，未知的是每个器件的物理极值点。一场已知与未知之间的战斗，也就此展开。保护算法，便是这场战斗中必须要遵循的规则。AW85825芯片，作为信号放大最后一级各个信号的枢纽，对规则（保护算法）的制定，有着天然的优势。
•低压保护（Low Power Protection）
方法：DSP检测到当前的电池供电电压小于阈值时，对输出信号进行衰减，保证输出信号不会出现截顶现象。
收益：减少在电池低压条件下的杂音以及降低失真，提升音质听感。
图16 低压保护示意图
总结
便携式智能音箱这类产品，还有着非常多的特色功能。这里重点关注了音频方向上的功放方案设计、功耗续航、提升音质以及保护机制等几个主要模块。并以艾为电子最新推出的AW85825数字Smart K Plus立体声音频功放为数据参考提供了一些新的思路。更多更丰富的技术展示，请继续关注艾为之家公众号。
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原文标题：【技术贴】便携式智能音箱音频解决方案
文章出处：【微信号：awinicfamily，微信公众号：艾为之家】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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