上海艾为电子技术股份有限公司（awinic），作为国内引领音频IC设计潮流的龙头企业，在内置DSP的数字功放系列上持续深耕，推出了一款内置丰富音效和保护算法DSP、极低底噪和静态功耗、10.25V电压输出、5.7W@8Ω Digital Smart K数字音频功放产品AW88396FOR。
该产品极大地提升了多声道终端设备（如手机、平板等）和各类IoT设备（手表、AR、VR等）的音效体验。
目前，大多数IoT设备的主控平台较为低端，不支持集成复杂度较高的音效和保护算法，只能采取简单的硬件功放+小喇叭的解决方案，因此无法满足好音质、大响度的人机交互和外放需求。
随着时代发展，消费者对移动设备的音质与声场效果的要求日益增高，移动设备通过增加声道数来满足消费者的需求，如手机立体声和平板多声道。以平板多声道为例，从两声道到四声道，再到六声道甚至八声道。每个声道都需要将算法集成在主控平台（如高通/MTK等），因此对主控平台的算力诉求成倍数增加，也极大增加了主控平台的成本和集成调试压力。
图1 传统功放，算法都集成在主控平台中
图2 使用内置DSP的功放AW88396可节省平台算力
针对以上的两大类应用场景，awinic在Digital Smart K数字功放系列中，采用业内先进的90nm BCD高压特色工艺，将awinic的国民神仙算法awinic SKTune®集成至芯片的DSP中，推出了内置丰富音效和保护算法DSP、支持turnkey调试、具有极低底噪和静态功耗的10.25V输出Digital Smart K数字功放AW88396FOR，出色地解决了IoT设备中低端平台算法集成和多声道对主控平台算力成倍增加的难题。同时，该产品拓展了算法+功放+喇叭的高灵活度全链路的解决方案，给终端制造商提供了更多的方案适配空间，并节约了60%以上的音效集成和调试工时。
图3 内置丰富音效和保护算法的turnkey UI界面
AW88396FOR新产品特点
. 内置10.25V升压，可给8ohm扬声器提供最高5.7W的输出功率
. 底噪低至9.3uV，达到业内领先水平
. 内置丰富DSP功能，集成低功耗解决方案，有效增加移动设备的待机时间
. DSP内集成国民神仙算法awinicSKTune®，给用户带来高音质、大响度的声学体验
图4 AW88396FOR的典型应用图
1. 多维度的低功耗方案，增加移动设备的待机时间
AW88396FOR作为 Digital Smart K数字功放的一员，集成了Digital Smart K数字功放产品族自适应多台阶Smart Boost升压的功能。由于音乐场景功放大部分时间在小功率条件下工作，在小功率下，Smart Boost比传统架构的强制升压(Force Boost)效率提升超过10%，节约功耗20~30mA，有效增加了移动设备的续航时间。
图5 小功率下AW88396效率曲线比传统架构效率曲线高10%
表1 实测AW88396功耗比传统架构低20~30mA
对于内置丰富音效和保护算法DSP的AW88396FOR，我们在原有的Digital Smart K数字功放产品族的基础上，增加了基于心理声学的功耗优化算法，在不影响歌曲主观效果的前提下，功耗可优化15%~20%，进一步将整机音乐外放续航时间延长10%以上。
图6 心理声学算法功耗优化15%~20%
2. 内置带turnkey方案的丰富音效和保护模块的艾为国民神仙算法awinicSKTune®，减轻算法对主控平台压力的同时，带来极致的声学体验
内置带turnkey方案的丰富音效和保护模块的艾为国民神仙算法awinicSKTune®，可以让客户在分钟级的时间内完成高质量音效调试。其中绿色边框模块为基础算法模块，粉红色边框的模块为awinic特色定制模块。
. 虚拟低频模块(VBE)、动态EQ模块、MBDRC模块可以提供更有质感的低频
. 声音增强模块(Sound Enhancement)可以让人声变得更加厚实
. 大音量模式（Super Voice Mode）可以提升免提音量，提升的幅度超过5dB，并且支持多档位快速调试
. 动态增益控制（AGC）、MBDRC、EQ等模块可以调整消费者喜欢的音色
. 振幅控制（IV MEC）和温度控制（IV TPC）可以在提供大功率输出的同时，有效地保护IoT设备的小单体喇叭，防止喇叭线圈超振幅断线和过温烧伤
图7 AW88396FOR集成国民神仙算法awinicSKTune®的DSP
图8 大音量模式（Super Voice Mode）响度提升>5dB
3、 响应速度百微秒级的多维度多级调试的低电量保护方案
作为Digital Smart K数字功放的一员，AW88396FOR具有百微秒级别响应速度、多级调试功能，拥有多种调试手段的低电量保护算法（LVP），使得功放在更低的电源电压下维持正常工作并且没有杂音。
图9 2.7V低电量下AW88396依旧正常发声
如上图所示，当电源电压从3.8V降低到2.7V时，AW88396仍能无失真、无杂音地输出音乐信号（低电量保护算法启动，整体幅度会略有下降），而无低电量保护的音频功放在2.7V电源电压下，会进入不正常工作状态，输出无声。
图10 LVP保护逻辑框图
因为LVP算法集成在芯片DSP中，算法的响应速度可以达到百微秒级别（其它不带DSP的低电量保护方案功放的响应时间远大于10ms）。其中电池电压通过内部VBat Vsensor获取，芯片温度通过内部的IC Temp Sensor获取，外部温度通过I²C获取。这样，LVP算法模块可以同时检测到电池的电压、外部温度和芯片温度，根据不同的温度和电压，可以动态配置芯片对电池的最大抽取电流Ipeak，防止在电池低温低电的场景下，将电池电压抽取得过低，导致芯片触发UVLO进入不正常工作状态或者导致移动设备强制关机。同时在Ipeak降低、芯片最大输出能力下降的时候，LVP模块可以控制芯片的Volume和Vmax，保证最大输出波形不削波，没有杂音。
4、 小于10uV的低底噪，在夜深人静时，也能带来无底噪高保真外放听感
人耳对底噪是非常敏感的，在夜深人静的寂静场景，超过10uV的噪声就能被人耳感知。Digital Smart K数字功放对低底噪技术不断迭代升级，从传统架构方案到动态匹配优化噪声方案，再到动态增益控制低噪声DAC架构，成功将功放底噪降至10uV以内，远优于同类产品的20uV水平，并且配合AW88396FOR创新的硬件Noise gate功能，可将芯片底噪降低到1uV以内。
图11 硬件Noise gate控制示意图
硬件Noise gate的工作原理是，当输入信号小于Threshold（如-90dB）时，将芯片的部分功能模块关闭，输出表现为高阻态，有效地将功放的输出噪声降低到1uV以内，同时芯片的静态功耗也可以从5.5mA降低到4.3mA。其中从Noise gate模式会早于有效信号（可以被人耳听到的信号幅度）到达之前退出，不会在输出信号中引入POP音。
awinic Digital Smart K 数字功放系列介绍
awinic Digital Smart K数字功放系列，在国内外享有崇高知名度，AW88396FOR为该系列明星产品。
Digital Smart K数字功放系列从2014年开始不断演进，从常压到高压，从不带DSP到内置丰富DSP，从输出功率2W到5W，从无IV sensing到有IV sensing均可全系列覆盖。该系列产品已广泛应用于手机、IoT、工业和车载等领域。
表2 Digital Smart K数字功放系列典型产品
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