前一段时间，我们发布了一篇文章，我们在此基础上介绍了信号放大在智能手机声音上的作用以及一些基本概念。 建议先阅读该部分，然后再找到此链接的第一部分
今天的帖子是关于智能手机行业中使用的三种最常见的放大结构。 这些IC基于功率放大器（PA），添加了一些其他组件，这些组件为系统提供了一定程度的智能，以优化放大过程。
用作放大单元的PA根据其特性进行分类，该特性根据其电气设计而有很大不同。 在我们的情况下，在大多数放大结构中，由于该类在效率和性能方面取得了良好的平衡，因此使用的PA单元为D类。
裸PA
这些芯片仅包含PA。 通常，PA的增益可以通过硬件通过一些外部电阻器来调节，而低和高截止频率可以通过芯片信号输入端的基本RC无源滤波器来调节。
增益设置可调节输出功率水平。 此调整必须考虑最坏的使用情况，以使扬声器永远不会过载（a）或PA的输出永远不会饱和（b）。
a）您需要考虑最大可能的输入信号的输出电平，以确保它不会超过扬声器的最大值。 额定功率（如果发生这种情况，则可能会导致高失真，甚至损坏扬声器）。
b）您需要考虑PA电源上最低的电池电量，以确保输出信号永远不会达到该水平（如果发生这种情况，输出信号将饱和）。
*使用“裸PA”的典型设计使用外部DC-DC稳压器将电源恒定保持在5V，并避免使用b）。
该解决方案完全缺乏对系统状态或输入信号的了解，因此无论用例/系统状态如何，在保持系统升压到最大的能力方面，它的效率都很低。
这种类型的放大结构用于经济高效的设备中。 它们简单，便宜且易于集成到任何硬件解决方案中。
AGC / DRC （自动增益控制/动态范围控制）
这个放大结构的名称很清楚。 自动增益控制听起来像一个可以某种方式自动调节其增益的系统，这是Naked PA所缺乏的之一。
在此之前，我们解释了固定增益以考虑不佳使用情况（较大的输入信号），以免扬声器过载/使输出信号饱和。 如果我们能够使用可变增益，可以根据输入信号电平进行调整，将会发生什么？ 这正是自动增益控制的作用。
这样做的主要优点是您可以为低输入电平信号使用更高的增益。 这样，对于所有输入电平低于最差情况的情况，我们都可以获得更大的输出信号。
我们为什么称此系统为动态范围控制？ DRC，简称为Compressor，是一种音频处理模块，可将输入动态范围压缩为较小的输出动态范围。
动态范围是可以观察到的不同可能水平的数量。 如下图所示，使用压缩器的主要副作用是您将失去一些动态范围，以作为增加响度的权衡。
为了更好地了解Naked PA和AGC之间的区别，我们可以举一个例子。 使用一首表现出极大动态效果（最低和最高电平之间的差异）的歌曲，我们模拟了5dB Naked PA和AGC达到相同最大输出电平的效果（假设它们都将加载相同的扬声器） ）。
您可以在该示例中清楚地观察到，歌曲的最高音量部分被放大得差不多，但是由于AGC的自适应增益，可以将较低音量的初始部分放大到AGC上。歌曲的那部分要高得多。
另外，在大多数情况下，AGC / DRC包括一个DC-DC转换器，该转换器根据期望避免信号饱和的最大输出电平将电源设置为最大电压。
这些放大器如今在入门级智能手机中使用，因为它们仍然很便宜并且可以提高响度。 与Naked PA相比，该平台的主要优势基本上是由于系统在应用一定的放大增益之前就已经意识到了输入电平信号。
智能功放
与裸露的PA相关的AGC的响度有了很大的改善，但放大结构“改变了规则”，以实现前所未有的出色改进。
到目前为止，我们一直在努力使传递给扬声器的功率最大化，以免扬声器过载，但请注意，扬声器的极限始终是扬声器供应商指定的额定功率。 这是真正的极限吗？ 我们可以超越这个极限吗？
如果我们仅考虑这些问题，就可以清楚地理解，如果我们能够找到一个新的扬声器限值，从而可以为其提供更多的功率，那么整体性能（PA +扬声器）就可以得到改善。
- 供应商如何确定扬声器的额定功率？
额定功率是通过在长时间（96小时）以给定功率播放宽带信号（20Hz至20kHz）时分析组件的可靠性来定义的。 如果经过多次测试后扬声器的性能保持不变，我们可以确保扬声器可以处理该额定功率。
该宽带信号通常是粉红噪声。 该信号具有特定的频率密度和峰值与RMS的关系（也称为波峰因数），模仿了可以通过扬声器播放的平均音频内容。
如果我一直不播放类似于粉红色噪音的音频内容怎么办？ 如果我们可以实时分析正在播放的音频内容的类型并调整我的系统以使传递到扬声器的信号最大化，该怎么办？
- 哪些是设置发言人限制的关键参数？
我们需要了解与说话者可靠性完全相关的内容，并根据播放的内容实时分析这些参数。
好吧，信号功率看起来很相关，但这并不是检查扬声器是否达到极限的关键参数。 扬声器过载点可以通过两个非常低的物理量级来跟踪：温度和距离。
扬声器极限确实由其线圈可以承受的最高温度以及其膜的最大偏移（伸长）确定。 如果我们能够观察和控制线圈的温度和膜的偏移，我们可以提供所需的最大功率。
规则已更改，扬声器极限不再是功率，而是其偏移和温度。
这种新方法将要求扩音系统跟踪扬声器状态的能力。 SmartPA不仅会注意音频输入信号，而且会注意扬声器状态。
- 这些系统是否需要更大的电源来避免饱和？
他们是这样！ 正如我们所声称的，这些系统能够在不达到扬声器极限（偏移/温度）的情况下向扬声器提供更多功率，因此您可能认为我们也应该增加电源电压以避免饱和，这是正确的。
虽然典型的AGC使用5V电源，但是通常可以使用10V电源以避免在某些功率峰值需求下出现饱和。 请记住使电压翻倍，使功率需求增大四倍！
这种放大结构还可以在功率处理方面发挥其智能！ 任何电源都有恒定的电流消耗（称为静态电流），它与输出电压成正比。 这意味着，电源提供的电压越大，待机功耗就越大。 智能PA知道输入信号的电平，因此可以预测其输出电平。 该电平不会总是达到最大输出电压，因此，为什么我们需要始终将电源设置为最大电压？ 我们不必！ 智能功率放大器使用智能电源，该电源可将电源电压动态调整到最小必要水平，以避免饱和。
我们甚至还没有完全解释SmartPA的工作原理，但是我们只是对触发因素有一些见解，该触发因素使Amplifying Structures有了如此大的改进。
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希望大家都喜欢这篇文章并继续阅读。 我们将在不久后发布这篇文章的第三部分和最后一部分，我们将深入探讨Smart PA的操作，并详细说明这些惊人的放大器如何工作。
