手机音频设计

科技信息O机械与电子OSCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2009年第3期手机音频设计李丽(基信康信息技术<上海>有限公司中国上海 200000)[摘 要]人们现在的生活中已经越来越离不开手机,手机也一代代更新。从一开始只能打电话发展到现在看电影拍照听音乐上网无所不能的多媒体衅端。一部精美的手机配上悦耳的铃声,无论走到哪里都能引来无教美慕的目光,手机声音音质的好杯对手机设计成叻与否有着重大的影响。这篇文章着重介绍了手机音频设计的一些经验，包括音频的基本概念、选型、设计注意点和影响音频的几个问题。[关键词]受话器;扬声器;麦克风;音频功放当今社会，,人们已经越来越离不开手机，除了传统的打电话发短1.1.3出音孔设计注意点receiver 的出音孔一般位置在较固定的信.手机的功能也越来越多样化.看电影听音乐上网玩游戏无所不能。地方 .出音孔的大小、形状.个数都对reeiving频响曲线有-一定的影音质的好坏已经成为手机的重要评判标准之- - ,今天就来介绍一下手响。 比如说狭长的出音孔和多个出音孔的设计都对曲线有一定的平整机的音频设计。方面的影响,如果是没有开放内部寄存器的平台,则设计的时候就要手机上的音獭部件有受话器rceiver)、扬南器speaker).麦克风更加注意 这点.设计时要和厂家沟通最佳的出音孔大小和个数。(microphone)三部分组成。手机的音频一般关注的是通话音质和mp31.2epeaker 设计注意点效果。语音呼叫保真度相对较低,而音乐和视频功能则霜要使用更高1.2.1 挑选单体注意点在结构空间和成本允许的情况下， 尽量的采样速率来实现高质量的立体声再现。挑选Fo低distorion小声压大的speaker,Fo低则低频效果好,声音1.通话音质听起来不尖锐、不刺耳distortion小则整个声音效果好;声压大则是手我们先来看一些声学基本的概念:声波属于纵波,其传播需要介机的 卖点和亮色。如我们常用的philipse的speaker.Fo可以做到400Hz质，在真空中不能传播。人耳可接受到的频城范围通常为:20Hz--左右 .整个效果非常好.不过成本较贵。AAC的speaker在800Hz左20KHz. ,20Hz以下称为次声波,20KHz以上称为超卢波，语音范围为右 ,声音效果也较好.成本也稍便宜一点。sepeaker 厂家根据客户的要300- 3400Hz.声压级用符号LP表示,结果以分贝表示,如公式1:求可以通过更改单体的阻尼或音膜等来更改单体的电参数，比如说降Lp=20Ugμ《公式1)低Fo等,可是更改了以后会影响声压大小,所以常常是取多者之间的手机遁话有normal .handfre .headet三种模式。Normal是receiver1.2.2 声腔设计注意点为了 保证低频效果,后腔尽量大,密封性状态,handree是speaker状态,headet 是erphone状态。Speaker、 尽量好。 由于镶件或机壳上下盖绪合所引起的泄漏尽量小。有空间的receiver的发声原理是:其磁路系统构成环形磁间酿,其间布满均匀磁话可以让 speaker厂家订做音腔,但是成本会增加。场.其振动系统由导线绕成的环形音圖和与之相连的振膜组成，有电1.2.3 出音孔设计注意点出音孔面积不能太小，且自由敞开和流通过时,音圈切割磁力线,产生作用力,带动振膜-起运动.振膜策整个后腔相通。 出音孔放好不要太狭长,否则会削落低额效果。动空气发出相应的声音。同样是发声器件.同样用于手机上.但由于构13miephone设计注意点成和材质等的不同.SPEAKER与RECEIVER的主要区别是:1.3.1挑选单体注意点挑选和 speaker.rceiver同一厂家的表1 SPEAKER 与RECEIVER的区别表micphone .可以降低成本。1.3.2 声腔设计注意点miephone 的音腔主要是前腔，前腔一定SPEAKERRECEIVER要密封否则会造成高频泄露,测试sending频响时高频部分会塌下来，可听距离通过一定距离被人耳接听直接被人耳接听靠内部寄存器也不一定能补偿上去,如果足没有开放内部寄存器的平频喃范围语音及音乐，语音台.则设计的时候就要更加注意这点。密封好的话这个曲线-般都比功率较大小较平.测试一般都比较好过。有些设计常常用泡棉来压紧miephone,这是更要考虑到尺寸的配合,看看是否真的压到位,同时micphone最好Distortion较小带橡胶套。在手机上的位置位置随意性大一般在國定位置13.3开孔设计注意点miephone 的开孔和reeiver-样一般在比较固定的位置.开孔不宜太小否则影响声音的响度,同时开孔也不有了这些基本原理后,我们接着再来看看手机音频设计时的一些,周围环境的噪声也会思路和注意点:13.4 PCB设计注意点我们常 常以差分方式连接麦克风，从而1.1receiver 设计注意点消除噪声源在走线中感应出的电气噪声。Receiver和speaker通路的1.1.1 挑选单体注意点挑选epeker同一厂家的receiver, 可以降走线 也建议如此。这种方法在正负信号走线对称布置并相互接近(甲低成本。每条走线中感应出的噪声相同)时效果最好，对于电容式麦克风尤为1.2声腔设计注意点reciver 的前腔要密封，如有泄漏则会造有用。 不要从电源直接向电容式麦克风提供偏置电压.由于偏置电压成reeving频响曲线在某-频点的衰减，这个衰臧是无法用芯片内部中 的噪声在麦克风的前置放大器中被放大,它比在下游电路中产生的均衡器来补偿的，-般调试reeiving频响曲线时先看直通曲线，如果热噪声 更加有害。同时加人合适的电容器将可以在语音信号进入麦克是图1这种形状则说明前腔是比较密封的。REC的后腔一般是敞开式风的前置放大器之前削弱低频风噪声和处理噪声。这样可以防止由于的,以整个主板和后壳作为后音腔。放大器输出饱和产生的"wunp"噪声并减少对后续的滤波要求。另外麦克风偏置电阻对灵敏度也有--定影响,设计时也要考虑到。2. mp3效果2.1 speker单体的选 型注意在上述内容中已经说明。2.2 audio amplifier 音 频功放共分为模拟和数字两大类，模拟功放又分为A类B类AB类.A类功放效率比较低.B类功放交越失真比较大中国煤化工类功类功放集中了A类和B类功放收是数字功放,具有较好的CNMHGIB类放大器和D类放大圈1手机receiving频响曲线圈器悬目期币用时甘顾取大容。101科技信息O机械与电子0SCTIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2009年第3期AB类为模拟放大器.主要特点是:晶体管的导通时间稍大于半周音频还有一个问题就是静电,一般miephone receiver .speake很少期,必须用两管推挽工作。可以避免交越失真。交咎失真较大,可以抵会被静电打坏,静电 的主要危害就是会把平台芯片通路打坏,所以靠消偶次请波失真。有效率较高.晶体管功耗较小的特点。近这些器件处用TVS保护非常必要。.D类为数字放大器,具有效率商低失真.频率响应曲线好,外圈元最后我们来了解一下当前音频测试的标准,GSM手机的音频铡器件少优点。试遵从行业标准:YD/T1214 2002和YD/T1215- 2005,具体的测试项在手机音频功放的参数中PRR.THD+N.SNR.AO.Po.Isc等参数目见表 2.测试设备的拼建见图2决定了一个音频功放的优劣,特别是PSRR值,对手机的抗TDD noise褒2青频测试标准项目起到了很大的作脚。序号项目名称标准值备住* PSRR(power supply retion rate)电 源纹被抑制比:是音频放大器的输人测最电源电压的偏差偶合到-个模拟电路的输出信号的比.发送灵敏度/频率晌应在测试框内值。PSRR反映了音频功事放大器对电源的纹波要求,PSRR绝对值越发送响虔评定值8+ -3dB_大越好.音额放大器输出杭电源干扰性能就越好。发送失真●THD+N(olal harmonie distortion+noise)总诸波失真+噪声:总谐搂收灵敏度/频率响应波失真是指- - 个模拟电路处理信号后,在一个特定频率范围内所引入的总失真量。噪声通常指不需要的信号,有时是由于热或者其它物理接收喃度评定值2+- 3dB条件产生的在线路板上的其它电气行为( F扰)。总谐波失真和噪声越楼收失真在测试概内CTA 不侧.CCF侧小越好。侧音掩觳评定值13+- sdB●SNR(signal noise ratio)信噪比;指一个模拟信号中有用信号和噪声的比值。侑噪比越高有用信号成份越多,音效越好。搂收响度最大值(13dB* AO增益:是指放大器输出功率和输入功率之间的比值。增益越大说明放大器的效率越高。品* POCM最大输出功率:反映了一个音频功率放大器的负载能力,通常音频放大器厂家会提供产品的在工作电压一定条件和额定负载下的的最大输出功事。*关断电流(Shurdown curen) 和输出偏移电压(Output OfetVoltage):关断电流越小,说明在待机条件下的放大器漏电少,则功耗小。输出偏移电压小有利于电池寿命的延长。选抒音频功放时应该注意的以下几点:*PSRR电源纹波抑制比:D类功放是数字功放>AB类功放.圈2测试系统架枸圜*转换效率:D类功放是数字功放> AB类功放*价格:D类功放是数字功放> AB类功放3.总结总之,在手机音频的功放选择中,AB类放大器是模揿放大器中效移动蜂窝电话已经成为人们日常生活不可或缺的部分,并且对生率较高.失真较小,功放晶体管功耗较小,散热好的一类,已经得到了。活 的影响a益增加。许多全球化的厂商正在加人手机市场,据估计,全很广的应用，但同时AB类放大器之间也有差异,在选型中应该尽量世界对手机每年有 4亿7千万部的市场需求.已经成为最大的消费电采用效率高,功耗低,各方面更具有优势的功放以提高竞争力。D类放子市场。 同时手机也已经从纯粹的语音邇信发展到多媒体,娱乐终端大器在PSRR方面做得比较好.抗干扰性能要优于AB类放大器，而且等功能的数字个 人娱乐和通估终端，这些新功能和新服务对手机设计由于效率较高,长时间工作时更省电,如果在容许的条件下建议使用带来极大的挑战， 对手机音频效果也提出了更高的要求。一部精美的D类功放。D类攻放实际听mp3效果金属质感较强。手机配上悦耳的铃声,无论走到哪里都能引来无数羡慕的目光,手机我们再来看释影响音频质量的几个问题,平台常常开放一些参数声音 音质的好坏对手机设计成功与否有着重大的影响。本文著重介绍供客户调手机的音频，如果足底噪大的话把遁路的模报增益调小一了 手机音频设计的-些经验.包括音频的基本概念、选型和设计注意点,数字增益调大一点,会有一些好处;如果是background noise可以点,分析了影响音频的几个问题. 希望对手机的音频部分设计有所帮sidpsa调小-点. miepbone的增益调小一点,平台另外还开故专门调助。回声和噪声的寄存器,给客户根据自己的要求来优化。长期影响手机音频质量的另外-一个问题就是干扰。由于RF电路[参考文献]以及数字IC发出电子噪声而月没有足够的空间使音频电路与这些噪[1]Yan Coh,在手机中实现高保真音额.上海:Wlhon徽电子公司，2006 hpt://声源保持较大的物理断离,难以使模拟信号保持“沾净”，所以在设计w.etcin cow/ART.80009181 _617687.hm初布局的时候就要考虑到这一点layou的时候要要尽量上下左右包[2]杜 玉广.手机设计中存频功率放大器介期，上海:世平集团2000 h/p/w地。如果是分儿块板的手机设计则要考虑到回蕴，到主地的回流不够elchin comVART 80003 6718.16.6.6常常会引起RF锢射噪声。同时保证电源洁净也对音频很有好处"。电源噪声将对所有模拟怍者简介:争丽(1981- -),女,上涛年赞人,研究生,主要研究方向:选程噩电路产生影响月常常是导致音频性能不佳的根本原因。RF 功放开疗监护,暴信朦信岛技水(上涛)有限公司。基带工程师。关时会造成电源被拉低,产生217Hz的干扰,所以电源的滤波和稳压[责任编辑:张新霄]非常重要.而且要就近敞置。(上接第140页)的基础上,“对症下药",采取行之有效的转化方法,做大址的工作,负出辛勤的开水,才能得到应有的回报，才能达到预期二业学位研究生。现为山东的目的,大面积提高教育教学质量乃至提高余民族的整体素质。省路坊动中国煤化工生。现为山东省雄坊五中数学教师，YHCNMHG[1]李少称.在数学教学中培养学生的学山X晚.山西教青20022)2[2]钟卡君.后进生数学兴趣的堵养,湖南教育200(6).[责任编辑:张艳芳][3]于庆文.找谈散发学生数学学习兴趣的几种方法。辽宁教育研究2004(4).- 102