作者：John Satterla
你是否曾經認為整合型數位訊號處理器 （DSP, digital signal processor） 在音訊放大器裡的作用只有音頻濾波、等化和混音？事實上，DSP 整合在現代音訊放大器裡能帶來包含增加放大器和音訊系統的效能等更多的效果。
無論你是在室內、戶外或任何出現音樂的地方，電池供電的揚聲器一直是輸出音訊最好的方式之一。在這篇文章裡，我將探討整合 DSP 的音訊放大器如何增進揚聲器的效能與執行期。
「但電池可以續航多久？」
很顯然消費者想要花更久的時間播放他們最愛的播放清單或 Podcast，但是花更短時間為可攜式揚聲器充電。揚聲器的製造商已經認知到有這個需求，並且甚至有時還直接將揚聲器的回放時長列在產品的零售包裝上。
如果續航力是可攜式揚聲器這麼重要的面向，那就選一個有高容量電池的就好了對吧？對一些設計來說這個認知是對的，但對一些小型的揚聲器來說卻根本沒有足夠的空間，或是額外的電池容量所需要的系統成本可能會過高。
在增加電池容量的彈性被限縮的狀況下，設計師的問題變成：「該如何在電量一樣的狀況下達到更多的回放次數？」答案是效率。對音訊應用程式而言，中到高電力的放大器（大於 10 瓦）中效能最高的選擇還是 D 類放大器，他們擁有理論上 100% 的效能（實際上大於 90%）。
雖然大於 90% 效能是一個標竿，這個數據一直都是隨著穩定的數入訊號及輸出電力在實驗室中測出來的。在實踐中，在播放典型的音訊片段或歌曲狀況下，測量到的放大器效能會因為輸出的電力不斷改變。這是因為較低的輸出電力會導致放大器裡，金氧半導體場效電晶體中，電力以熱的形式消耗掉的比例會增加。為了減少這些空載損失，最簡單的方法就是降低供電的電壓。在音訊上，設計師可能會不願意這麼做，因為降低電壓會減低系統輸出較高電力的能力，尤其是高動態範圍的峰值功率。
中到高電力揚聲器的電池壽命解決方案
要在不犧牲輸出電力的狀況下提高效能， 德州儀器推出 TAS5825P D 類音訊放大器，DSP 裡搭載 Hybrid-pro 演算法，增加系統效能以及透過持續分析輸入的音訊訊號並回饋脈波寬度調變到外部的 DC/DC 轉換器，以減少空載損耗。有這個回饋，DC/DC 會依據音訊峰值的需要增加供應電壓，並在不需要高電壓輸出的時候減少電壓供給。這個功能可以減少低音量播放時的用電量並且增加效能，也不用限制放大器的最大輸出電量。圖一是 TAS5825P 的方塊圖。
圖一：TAS5825P方塊圖
Hybrid-pro 的概念很簡單，其和我們在家或在工作上想省電的概念相當類似。舉例而言，當房間的燈沒有在用，你就會把他關掉以降低電費，然而在音訊放大器上，你並不會想要直接把音樂關掉！要提供更準確的比較，可以把 Hybrid-pro 想成自動的調光器，比起把燈 （音訊放大器）關掉，燈光感應器會依當下需要的亮度自動調節燈光（放大器的供應電壓）。圖二說明這個概念，當放大器（PVDD）的供應電壓提高時，需要的輸出電壓也跟著提高。
圖二：TAS5825P Hybrid-pro型封包追蹤
啟用 Hybrid-pro 的運行測試可為電池供電的揚聲器運行時間帶來令人印象深刻的結果。與具有固定電壓軌的典型放大器相比，以 Hybrid-pro 模式配置的 TAS5825P 可以將電池壽命延長 20％ 以上。此外，TAS5825P 中的可調音頻預讀緩衝器提供了高級電壓軌控制，而沒有音頻削波的風險。
傳統上，DSP 僅用於等化和音頻濾波，而在音頻放大器中整合 DSP 的好處從未如此強大。 德州儀器整合了 DSP 的 D 類音頻放大器產品組合不斷推陳出新，並帶來了能影響系統層級效能的選擇。閱讀有關使用 DSP 處理語音命令的更多信息。
