4 集成式 IV 检测电路

智能放大器利用电流和电压 (IV) 检测电路。集成式模数转换器 (ADC) 捕获施加到扬声器上的精确电压和扬声器所抽取的精确电流后，系统实时计算扬声器的电阻抗 (Z = V / I)。由温度和机械运动驱动的动态阻抗变化，为保护算法提供原始传感输入。

ADC 的转换范围被设定为确保能够检测通过放大器播放的满量程音频信号。高精度硬件确保扬声器响度得到最大化利用。任何电流或电压检测误差都会直接损害响度，因为扬声器保护算法需要同样多的额外误差保护裕量，才能确保永不突破 X_max 和 T_max 限制。

典型的 ±0.35% 误差会导致通过 IV 检测估计音圈温度时产生 ±1℃ 的误差。德州仪器 (TI) 的 TAS2781、TAS2783 和 TAS2573 ADC 在 IV 检测中实现高精确度，从而将温度和位移的保护裕量需求降至最低。高信噪比 (SNR) 和动态范围 (DNR) 可避免检测误差，并通过扬声器高保真地重现音频内容。请参阅图 3。

器件的 VSNSP 和 VSNSN 引脚检测扬声器两端电压。这些是检测线，必须尽可能靠近扬声器端子连接以确保测量准确。

由于 D 类放大器中扬声器两端电压是高压开关节点，IV 检测 ADC 需要高共模抑制比的模拟前端电路，从开关电压中提取音频内容，并将高压转换为较低电压以进行精密检测。Σ-Δ 或逐次逼近寄存器 ADC 电路检测该低压音频内容，以提取精确的 IV 信息。ADC 输出通常处于高得多的频率，例如 3MHz，因为数据 ADC 被过采样以实现高 SNR 和 DNR。ADC 输出数据被抽取降采样至音频速率 (48KSPS)，并进行高通滤波以去除直流分量（如有），然后供 TAS2781、TAS2783 或 TAS2573 集成式 DSP 中运行的 SmartAmp 算法使用。

将 I 和 V 音频通道相位匹配到高精度（在 <±1µs 以内）可实现扬声器阻抗的高精度实时估计。IV 检测数据也可由用户监测，并通过 TDM SDOUT 引脚或 Soundwire 数据接口输出。

DSP 是智能放大器的大脑。它承载扬声器保护算法，运行扬声器的复杂数学模型以及实时预测滤波器。DSP 充当守门人，根据 IV 检测硬件提供的遥测数据即时修改输入数字音频流。

为使智能放大器工作，必须针对其所驱动的特定扬声器进行校准。音频工程师使用专用诊断工具在声学腔中对目标微型扬声器进行表征。他们测量其热阻 (R_E)、谐振频率 (f₀)、机械阻尼 (Q_ms) 和磁力强度 (Bl)。将这些参数编程到 DSP 中，作为扬声器模型，以创建定制的安全包络。TI 的 PurePath™ Console 3 音频工具套件提供校准、建模和终端系统调优支持。