可攜式電子產品的定義具備如下特性：一、它是手持系統；二、它使用電池供電；三、這些系統通常“可以佩戴”，即使用者一般會隨身攜帶。常見的可攜式電子產品包括PDA和行動電話。基礎技術的不斷進步使得市場出現“功能複合型”裝置，整合了多種可攜式電子產品的功能，如新近推出集PDA、行動電話、MP3播放器及數位相機於一體的產品，便是很好的例證。

由於音頻子系統能為可攜式電子設備帶來高級功能，因此其設計在可攜式電子產品中非常重要。從蜂巢式行動電話的基本單聲道輸出開始，音頻子系統需要為各種產品提供多種輸出類型，包括頭戴耳機的立體聲輸出（用於播放音樂）和行動電話操作的單聲道輸出，而且輸出的功率也有所不同。

頭戴耳機的典型輸出功率需求在50至200mW之間，行動電話的單聲道輸出功率在300至600mW之間，擴音器的輸出功率為800至1200mW。採用功率放大器可實現輸出功率放大功能。本文將討論設計音頻子系統時所需考慮的問題，並重點介紹音頻放大器的性能，這是達到以上設計目標的關鍵元素。

音質問題

音質是使用者介面的重要因素，本文將在這裏介紹一些音頻子系統的重要特性，可提高音質。其中，音頻放大器的作用是放大輸入訊號，同時抑制雜訊。在放大器中，一個主要噪音源是電源線路本身，經由電源抑制比（PSRR），我們可以展示放大器如何放大輸入訊號，並抑制電源線引入雜訊的性能。

隨著整合度不斷提高，對於電源電流量的要求也日益增加。終端用戶希望能延長電池使用時間，這即是需要非常高效率的DC-DC轉換過程，以及使用效率更高的交換式穩壓器。但是與線性穩壓器相比，交換式穩壓器會在電源線中產生更多漣波。此一趨勢使得放大器提供的PSRR指標更加重要，放大器的PSRR越高，越有利於設計。PSRR的單位為分貝（Db），採用對數比例，這即是說，性能提高3dB即代表係數為2。舉例說，提供6dB更佳性能的放大器，其降低噪音性能將會提高4倍。

另一個關鍵設計因素是總諧波失真（THD+N）的程度。這是用於度量放大器真實再現放大的輸入訊號的性能，THD+N越低、性能越好；而是否能使產品之功率消耗降到最低，是各家產品的競爭重點所在；參考(圖一)。

《圖一　放大器的THD+N性能與功耗比較圖》

延長電池使用時間

電池使用時間是可攜式電子產品系統設計中的一個重要因素，一般行動電話的電池容量為600 maH（3.6V）；降低工作電流及待機電流可延長電池使用時間。但儘管可攜式電子產品的功能增多了，產品電池容量卻未能同步增長，因此所有系統元件的省電功能變得非常重要。

舉例來說，在設計典型的行動電話時，當電池完全充滿，手機的待機時間一般為200小時，這顯示單位電流消耗為600maH / 200小時即3 mA。但目前已有元件可讓手機在待機模式時節省多達6微安的電流，使電池的使用時間延長24分鐘；而在運作的情況下，元件電流消耗為1.8mA，而同類元件的一般消耗為5.6mA（輸出為1W）。一般行動電話的通話時間通常為200分鐘，若能將其延長2分鐘，即可在大多數情況下讓通話者多打出一通電話。

電路板空間需求

由於可攜式電子產品必須在有限的體積中增添更多功能，電路板的空間變得非常珍貴，內部元件也必須在設計時選用單元面積最小的封裝。音頻放大器備有Mini SO封裝（MSOP）和MLP封裝（a.k.a. QFN封裝），可減少占用的電路板空間。(圖二)為各種封裝型態的尺寸大小比較。

《圖二　不同封裝型態之尺寸》

散熱因素

有部份可攜式電子產品需要以相當高的額定功率，提供高音質的身歷聲輸出，因此需要使用有助於散熱的封裝。如“無底”封裝等形式就因應了這種設計要求。由於無底封裝露出了連接裸片的焊墊金屬部分，因而可焊接到印刷電路板上以加強熱傳導性，從而改善熱性能。(圖三)為無底封裝型態的結構。

《圖三　大功率放大器的“無底” TSSOP封裝》

結論

在改進可攜式電子產品的音頻子系統性能時，有數個重要因素需要考慮，包括：提升雜訊性能、改善功率消耗以延長電池使用時間，以及善用電路板空間和散熱需要。經由仔細選擇元件，所有這些設計參數都可經過最佳化，全面滿足各種設計要求。

（作者任職於快捷半導體）