应用笔记 3673

自动电平控制简介


摘要 : 自动电平控制(ALC)是一种自动控制输出给扬声器的功率的技术。ALC可防止扬声器过载并优化动态范围。本应用笔记简单介绍ALC技术,并展示了其在MAX9756/MAX9757/MAX9758立体声扬声器放大器中使用的效果。

Maxim的自动电平控制(ALC)提供两方面的重要优势(图12)。
  1. 通过限制放大器输出功率保护扬声器。
  2. 既提升低电平信号,又不会使高电平信号失真。
ALC技术在MAX9756、MAX9757和MAX9758 2.3W立体声扬声器放大器和DirectDrive耳机放大器中得到应用。

图1和2. MAX9756的自动电平控制(ALC)功能在不造成失真的情况下保护了扬声器。
图1和2. MAX9756的自动电平控制(ALC)功能在不造成失真的情况下保护了扬声器。

对比ALC与输出限幅

ALC不同于传统意义上的输出限幅。输出限幅功能是将输出信号摆幅限制在预定的幅度,来保护电声元件不因过高的峰值而损坏。结果造成输出信号削波(失真) (图3)。而ALC功能是通过降低增益来保护电声元件的。不会产生失真(图4)。

图3. 输出限幅器在过压情况下造成输出信号削波,因而产生听得到的失真。
图3. 输出限幅器在过压情况下造成输出信号削波,因而产生听得到的失真。

图4. MAX9756的ALC在过压情况下降低放大器增益,因而不造成输出信号失真。
图4. MAX9756的ALC在过压情况下降低放大器增益,因而不造成输出信号失真。

ALC如何工作?

在Maxim的ALC技术中有三个重要的定时指标(图56):出动时间,保持时间和释放时间。

图5. ALC功能的重要定时指标。
图5. ALC功能的重要定时指标。

图6. ALC功能三个重要定时指标的图形表示。数据来自于MAX9756。
图6. ALC功能三个重要定时指标的图形表示。数据来自于MAX9756。

出动时间
这个时间是指当输出信号已超出门限电平后,降低增益所需的时间。该时间常数取决于15,000 X CCT (秒),其中CCT是外接的定时电容。该时间常数的选取和具体应用有关。例如,有些应用要求迅速降低瞬态声响(如军鼓敲击声、枪击声等)的音量(DVD),此时就必须选取较短的出动时间。在另外一些出动时间较长的应用中,ALC将忽略短时的峰值,只有当响度明显增加时才降低增益。

保持时间
指信号落到门限电平以下后的延迟(释放阶段开始前)。保持时间不可调;内部设定为50ms。保持时间的设置是为了防止发生增益‘喘息’ (ALC响应低频分量的动作能够被听到)。当信号超过预设门限,重新进入出动阶段时,保持时间的作用被撤销。

释放时间
指信号落到门限电平以下,且已经过了保持时间之后,增益回到其正常水平所需的时间。更确切地讲,释放时间定义为当输入信号落到PREF (引脚29)门限以下且经过50ms保持时间之后,增益从6dB压缩点释放到正常增益的10%以内的时间。释放时间由出动/释放时间比确定,这个比率可通过设定DR (引脚25)的逻辑状态来选择(表1)。释放时间可在95ms之10s间调节。

表1. 出动/释放比由DR引脚的逻辑状态设定
DR ATTACK/RELEASE RATIO
VDD 1:200
VBIAS 1:633
GND 1:2000

输出功率门限

连接于PREF和地之间的一只外部电阻设定了钳制扬声器输出的门限(图7)。公式1给出了这个电阻值和最大预期输出功率及扬声器阻抗的关系。



图7. 输出功率门限由一只外部电阻设定
图7. 输出功率门限由一只外部电阻设定

Maxim的应用建议

对于诸如笔记本之类以音乐CD和DVD为主要音源的应用,建议出动时间选取495ms,释放时间取990ms,对于RL = 8Ω负载输出功率门限取为1.2W (图8)。

图8. 对于笔记本应用推荐的ALC取值。
图8. 对于笔记本应用推荐的ALC取值。