聲頻放大器晶片集越來越多的功能一身，加上聲頻晶片都採用創新的設計技術，因此個人數位助理、行動電話、筆記型電腦及其他可攜式電子產品只要採用聲頻晶片配置音響系統，便可減少所需外置零件的數目。

自上一世紀50年代電晶體收音機問世以來，音響系統便朝著更大輸出功率、更高度原音以及機身更小巧這個方向發展。雖然多年來產品不斷推陳出新，例如自電晶體收音機問世之後，CD隨身聽、MP3播放器、個人數位助理、行動電話以及筆記型電腦等相繼推出，外型雖不斷改變，但上述的發展方向基本上沒有改變。

若電阻負載不變，音響系統為負載提供的最高聲頻輸出功率受兩個條件所限，其一是聲頻放大器輸出的最高電壓擺幅，而另一因素是放大器輸出的最高電流擺幅。

傳統晶片輸出功率不足

大部分聲頻放大器的電壓擺幅在很大程度上由供電電壓決定。若負載不變，最高電流（即輸出功率）取決於電壓擺幅。一般來說，工程師設計聲頻放大器晶片時，都力求所設計的晶片可以在指定的供電電壓下執行特定的功能。他們雖然很想提高音響系統的功率輸出，但往往因為供電電壓較低而無法加大功率輸出，這時便需要採用非傳統的設計方式解決這個問題。可攜式娛樂設備如電晶體收音機的出現顯示功率輸出不足的問題早已出現。

一直以來，許多電晶體收音機都採用整合了變壓器的喇叭以提高功率輸出。部分收音機甚至採用匝數比為1：2的變壓器，這樣喇叭的電壓擺幅每提高一倍，其功率輸出則可加大四倍。但由於採用變壓器令成本增加，加上體積較大，而且會產生輻射，因此這個設計並不適合可攜式電子產品採用。

成本低廉的新一代晶片

由於市場出現這個新的需求，因此新一代的聲頻放大器晶片便應運而生。這類新一代聲頻放大器晶片不但成本低廉，而且容易使用，讓工程師在設計上有更大的靈活性，可以試用不同的設計以取代採用變壓器的設計。

添加放大器

目前有一個方法可以解決如何提高喇叭輸出功率的問題，那就是為喇叭添加兩個屬於同一種類而又平行連接一起的放大器。利用多種不同方法將兩個放大器按照無需橋接變壓器（Bridged Transformer Less）或橋接負載（BTL）的配置方式連接一起，但無論採用哪種方法，它們都有一個共通點：聲頻訊號一經輸入之後，輸入電壓便會一方面以非反相方式驅動其中一個放大器，而另一方面又以反相方式驅動另一放大器，令擺幅加大一倍，因此其功率輸出比其他放大器以同一供電電壓驅動單端負載的方式高達四倍。

輸入端並無聲頻訊號時，兩個放大器的輸出端以及將這兩個輸出端連接一起的喇叭都處於同一電位。因此橋接負載（BTL）配置也無需加設專為單端負載配置而設電容值較大的耦合電容器。

以3個放大器驅動兩個喇叭

美國國家半導體的LM4910晶片是採用類似BTL配置的典型新一代聲頻放大器。LM4910晶片是一款聲頻功率放大器，最適合可攜式電子產品的耳機採用。這款晶片可以利用3.3伏（V）供電電壓將35mW的輸出功率輸入32Ω負載，而總諧波失真及雜訊（THD＋N）不會超過1％。這款晶片即使在217Hz的漣波頻率下，其電源供應漣波抑制（PSRR）也可達65dB，而停機電流則只有0.1微安（μA）。

《圖一　平行連接的聲頻放大器》

(圖一)所示的是LM4910晶片的上層方塊圖，圖中的Vo1及Vo2輸出端並無輸出耦合電容器，但傳統的單端耳機放大器一般都設有這類輸出耦合電容器。這個全新的電路佈局除了無需加設輸出耦合電容器之外，也無需加設半供電電壓旁路電容器或參考電壓旁路電容器，但參考電壓旁路電容器可以阻止半供電電壓（1/2VDD） 的輸出，使輸出放大器無法根據半供電電壓提供偏壓，而參考電壓旁路電容器則可以將聲頻訊號傳送往耳機。若採用這個設計，物料清單至少可以減省三個電容器，有助減低系統成本，以及節省印刷電路板的板面空間。

傳統的三線耳機插頭可以採用LM4910晶片，請參看(圖二)。插頭接點及環形裝置負責傳送左右聲道的訊號。插頭套管與耳機插孔套管雖然連接一起，但耳機插孔套管沒有連接電路的接地。實際上，LM4910晶片（Vo3輸出）將1.58伏電壓輸入耳機插孔的套管，以確保其電壓與放大器1及2的直流輸出保持在同一電位之上。耳機採用類似BTL類型的模式進行作業。同一直流電電壓會輸入兩個耳機喇叭，因此並無淨直流電流流入喇叭。當耳機喇叭的聲頻訊號輸出振幅擴大時，交流電流便會流入耳機喇叭。

《圖二　放大器連接無輸出電容器的立體聲耳機》

如果採用耳機輸出插孔作為線路電位輸出端，LM4910的參考電壓會位於插頭與套管的連線。即使外接的設備設有電容耦合輸入，也不會產生甚麼問題。但消費市場上有小部分音響設備屬於直流電耦合，而這類音響設備的耳機插孔套管可能已接地。若採用這個設計，LM4910的短路保護功能會啟動，而放大器3會立即關閉，以便保護已短路的LM4910以及外接設備。

更快的啟動時間

美國國家半導體的LM4854放大器是另一款可支援無需電容器耳機的晶片。這款放大器，既是單聲道差動聲頻功率放大器，也是立體聲耳機放大器。這款放大器晶片若採用單聲道的橋接負載（BTL）模式，便可利用5伏的單電源供應為8Ω負載提供1.1W的輸出功率。若採用立體聲的模式，則可為32Ω負載提供85mW的輸出功率。

LM4854放大器最適用於個人數位助理、行動電話、筆記型電腦以及其他可攜式電子產品。此外，LM4854放大器不但啟動時間極快，而且可以支援無需電容器的耳機，這是LM4854的兩大優點。系統可在一毫秒（ms）內由待機模式轉為正常作業的模式，只需0.1毫秒便可重新啟動系統。

這款晶片進入待機模式後，會輸出靜音，並關閉部份內部電路，以便將供電電流降至典型的27A。而進入停機模式後，會關閉所有內部偏壓電路，以便以極低的電流進行微功率作業。產生VDD/2電壓的電路也會關閉，而放大器也會停止輸出。因此當恢復通電或終止停機模式以便重新啟動系統時，一般約需120毫秒才可重新啟動系統。由此可見，待機模式與停機模式的啟動時間有很大的出入，待機模式只需0.1毫秒便可啟動系統，但停機模式則需要120毫秒。

對於一般的應用來說，待機模式非常有用，因為用戶可以迅速將系統轉為待機狀態，然後在極短時間內重新啟動系統，使系統可以立即全面恢復正常作業。以行動電話為例來說，若在小鍵盤上的任何按鍵按一下，按鍵會立即發出聲響，以顯示系統為按鍵動作發出回應。這是待機模式的典型應用。

晶片功能更齊備

不同的聲頻放大器晶片有不同的作用，例如部分聲頻放大器有助減少系統所需被動元件的數目，但另外也有部分聲頻放大器專門負責為更多新加的功能提供支援。

對於需要提供立體聲橋接負載喇叭及耳機功能的音響系統來說，LM4838是一款理想的單晶片放大器。這款放大器晶片具備立體聲橋接放大器的一般功能，例如可以為4Ω負載提供2W功率輸出，而總諧波失真（THD）不超過1.0％。此外，這款放大器也可提供直流聲量控制以及可選擇增益或低音強化等功能。

LM4838放大器是LM4835及LM4836的升級版，最大的改進是可以提供更高效能的直流聲量控制。其輪廓分析或傳送功能則盡量按照人耳對電位轉變的反應方式而設計，而且增益可以外部設定，也可用來加強低音效果。對於低頻反應較弱的外接式喇叭來說，這款放大器可以發揮較大的作用。此外，這款放大器也可偵測系統輸入的嗶嗶警告聲，一旦收到這些警告聲，放大器便可驅動橋接負載或立體聲耳機。

LM4838放大器晶片適用於多種不同的應用，其中包括可攜式及桌上型電腦、多媒體監視器、可攜式收音機、個人數位助理以至可攜式電視機等。

《圖三　LM4857聲頻放大器電路架構圖》

對於配備立體聲音響系統的行動電話來說，LM4857是另一理想的放大器晶片。這款晶片將聲頻放大、獨立聲量控制、混頻、電源管理控制以及美國國家半導體的3D音效強化功能等多種不同技術整合一起，如(圖三)所示。這款聲頻放大器可為8Ω負載提供每一聲道達495mW功率輸出的立體聲喇叭放大器、可為32Ω負載提供每一聲道高達33mW功率輸出的立體聲耳機放大器、可為32Ω負載提供每一聲道高達43mW功率輸出的單聲道耳機放大器、以及外接有源免持聽筒喇叭的線路輸出，而且所有功率輸出的總諧波失真及雜訊不會超過1％。

加設數位類比轉換器及編碼解碼器

可攜式電子產品的體積越趨小巧纖薄，成本也不斷下降，系統晶片必須不斷添加更多新的功能才可滿足體積及成本方面的新要求，數位類比轉換功能便是因應這些需要而添加的功能特色之一。以LM4921晶片為例來說，這款放大器不但將聲量控制與功率放大這兩種基本功能整合一起，而且還另外添加可媲美雷射唱片的16位元元元解析度音效、立體聲輸出、I2S輸入、數位類比轉換等功能特色。工程師只要採用這款新晶片，便可節省大量設計系統及電路板的時間，以及為MP3解碼器提供一個容易使用的業內標準介面。

LM4930放大器更進一步將語音頻帶編碼解碼器整合到晶片內。換言之，LM4930放大器除了內建數位類比轉換器及編碼解碼器之外，還可以另外為類比麥克風輸入提供類比數位轉換支援，以及為所有輸入及輸出提供全面增益控制。

《圖四　將音樂數位類比轉換器及語音編碼解碼器整合到晶片內的聲頻放大器》

這款放大器內建的8kHz語音頻帶編碼解碼器採用標準的脈衝編碼調變（PCM）數位聲頻介面，以傳送語音資料。此外，工程師也可利用其中可與I2C相容的控制（雙線）介面，以設定語音頻帶編碼解碼器及聲頻數位類比轉換器，以及將不同的輸出模式與不同的音量控制數值加以設定。例如，語音或聲頻資料可以傳送至單聲道輸出或立體聲耳機輸出，甚至可以同時傳送給單聲道與立體聲的輸出端。此外，這款晶片也設有全面混頻及側音控制功能。

行動電話或個人數位助理只要採用LM4930放大器，便可以減少系統所需外置零件的數目。採用LM4930放大器的高整合度系統比採用多種不同離散式元件的系統更優勝，其優點包括：