2007年，iPhone的問(wèn)世，Wii的火爆銷(xiāo)售以及PSP的流行掀起了消費(fèi)類(lèi)電子市場(chǎng)的一輪狂潮。而高端手機(jī)、家庭影院系統(tǒng)、等離子、液晶電視、手持設(shè)備等產(chǎn)品以及汽車(chē)電子、工業(yè)控制等應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展對(duì)在模擬產(chǎn)品中占據(jù)重要地位的放大器產(chǎn)品帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，放大器產(chǎn)品由此也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。 D類(lèi)放大器走俏，消費(fèi)類(lèi)電子應(yīng)用是幕后推手 近幾年，隨著能源日益緊張，業(yè)界對(duì)于能源效率的要求也逐步提高，尤其是對(duì)電池供電系統(tǒng)的功耗要求更為苛刻。相比AB類(lèi)放大器，D類(lèi)放大器憑借其高效，小體積，并且在大功率輸出時(shí)無(wú)需散熱器等特點(diǎn)，在一些電池供電的便攜式產(chǎn)品如手機(jī)、MP4、GPS、DVD，空間受限的大功率輸出產(chǎn)品如液晶電視，需要省電節(jié)能的特大功率輸出產(chǎn)品如汽車(chē)音響、家庭影院等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中獲得大量應(yīng)用。 市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Gartner的一份報(bào)告顯示，全球D類(lèi)音頻放大器市場(chǎng)銷(xiāo)售收入將從2006年的3.34億美元增長(zhǎng)到2011年的6.88億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)達(dá)到15.6%。報(bào)告指出，D類(lèi)放大器市場(chǎng)的增長(zhǎng)主要受到音頻播放產(chǎn)品節(jié)省能源和節(jié)約空間的需要所推動(dòng)。由于沒(méi)有足夠空間放置散熱片，等離子和液晶電視中已經(jīng)使用了數(shù)百萬(wàn)個(gè)10W的D類(lèi)放大器。而家庭影院系統(tǒng)和立體聲收音機(jī)所用的D類(lèi)音頻放大器增長(zhǎng)會(huì)更快，將從2006年的2100萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2011年的9500萬(wàn)美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)34.6%。受其影響，D類(lèi)放大器市場(chǎng)將迎來(lái)一個(gè)新的發(fā)展高峰。 除了一些老牌模擬廠(chǎng)商，如德州儀器(TI)、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體(NS)等在D類(lèi)音頻放大器產(chǎn)品領(lǐng)域頗有建樹(shù)之外，國(guó)內(nèi)本土IC設(shè)計(jì)公司也看到了該市場(chǎng)的增長(zhǎng)潛力，積極投身于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中。正如Gartner的報(bào)告所言，“該市場(chǎng)的增長(zhǎng)將會(huì)讓D類(lèi)放大器吸引眾多的新創(chuàng)公司和投資者”。 龍鼎微電子(PowerAnalog)在去年3月發(fā)布了一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)濾波器D類(lèi)放大器PAM8803。龍鼎微電子首席科學(xué)家茅于海表示，D類(lèi)放大器雖然效率比較高，但也有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，即在輸出端要采用低通濾波器。這些濾波器不僅增加了系統(tǒng)成本，還導(dǎo)致電路板面積增加。而此前，無(wú)濾波器D類(lèi)放大器的專(zhuān)利一直只為T(mén)I所有。龍鼎微電子自主開(kāi)發(fā)的解決方案不但回避了TI已有的專(zhuān)利，免去了數(shù)目可觀的專(zhuān)利費(fèi)用，而且還減小了芯片面積，降低了EMI干擾。此外，該產(chǎn)品還集成了64級(jí)數(shù)字音量控制，省去了外部音量控制芯片，進(jìn)一步降低了成本。 另一家本土設(shè)計(jì)公司埃派克森(Apexone)自涉足D類(lèi)放大器產(chǎn)品市場(chǎng)以來(lái)，推出了兩款產(chǎn)品，雙通道12W A7003和單通道2.5W A7013。據(jù)了解，A7003采用兩極負(fù)反饋，即除了芯片內(nèi)部輸出級(jí)負(fù)反饋以外，在外圍濾波器輸出處又增加了一級(jí)負(fù)反饋到芯片內(nèi)部，組成一個(gè)雙閉環(huán)電路，從而降低了因外圍元器件的非線(xiàn)性而造成的失真。A7013采用了該公司擁有自主專(zhuān)利EFS架構(gòu)，優(yōu)化了前級(jí)比較電路，同時(shí)比一般Class D架構(gòu)多一級(jí)反饋電路，對(duì)外界的EMI干擾非常小，因此，在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)需磁珠和其他特別設(shè)計(jì)。 埃派克森高級(jí)產(chǎn)品市場(chǎng)工程師徐小林表示，近幾年，市場(chǎng)對(duì)更高音質(zhì)，更低失真，更高效率的D類(lèi)放大器需求越來(lái)越明顯?！斑@個(gè)趨勢(shì)在手機(jī)和液晶電視里尤為明顯”，他說(shuō)道。手機(jī)需要更長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間。AB類(lèi)放大器效率很低，使得音頻功放成為手機(jī)中的用電大戶(hù)。而D類(lèi)放大器的效率可達(dá)90%以上，極大地降低了損耗。在液晶電視中，如果采用傳統(tǒng)的AB類(lèi)放大器，熱損耗很難解決。同時(shí)AB類(lèi)放大器體積比較大，與液晶電視的外形設(shè)計(jì)及散熱空間形成矛盾。因此，液晶電視也將成為D類(lèi)放大器市場(chǎng)的一個(gè)主要推動(dòng)力”。他指出，由于液晶電視屏幕尺寸不斷增大，市場(chǎng)對(duì)20~30W的大功率放大器需求將逐步增加。 茅于海對(duì)上述觀點(diǎn)也表示贊同，但他同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展環(huán)境表現(xiàn)出了深深的擔(dān)憂(yōu)。“目前幾乎所有的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)家一切都基于降低成本的考慮，甚至以犧牲產(chǎn)品性能為代價(jià)。因而，在國(guó)際上造成了一種誤解，中國(guó)制造成為低劣產(chǎn)品的代名詞，導(dǎo)致我們?cè)谙蚩蛻?hù)推薦產(chǎn)品時(shí)，客戶(hù)很難認(rèn)同”。他強(qiáng)調(diào)，“價(jià)格戰(zhàn)并非長(zhǎng)久發(fā)展之計(jì)。中國(guó)的產(chǎn)品要真正進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，必須提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，還要堅(jiān)持創(chuàng)新，建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，加速新產(chǎn)品上市時(shí)間”。 相比國(guó)內(nèi)本土IC設(shè)計(jì)公司，美國(guó)芯源系統(tǒng)股份有限公司(Monolithic Power Systems，MPS)面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境或許會(huì)好一些。MPS自2002年起已經(jīng)推出了四代D類(lèi)放大器產(chǎn)品。MPS亞洲區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)袁文林表示，“我們?cè)诠に嚭图夹g(shù)方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。以MP7740為例，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)，我們將工藝從26V 提高至40V，降低了交直流電源設(shè)計(jì)的難度，此外，由于耗電電流的降低，產(chǎn)品發(fā)熱與信賴(lài)度都獲得了有效的改善”，他同時(shí)表示， 2007年，液晶以及等離子電視的出貨量達(dá)到6千萬(wàn)，預(yù)計(jì)今后每年將以30%的速度增長(zhǎng)，在2010年將突破一億臺(tái)。因此，MPS已經(jīng)將該市場(chǎng)作為重要的目標(biāo)市場(chǎng)之一。他還指出，為了加強(qiáng)抗干擾性以及降低設(shè)計(jì)難度，音頻放大器的輸入接口將從模擬輸入轉(zhuǎn)向數(shù)字輸入，并且還將集成前端音頻信號(hào)處理器。 雖然D類(lèi)放大器市場(chǎng)漲勢(shì)喜人，但TI模擬器件事業(yè)部業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理周翔也指出，D類(lèi)放大器并不會(huì)完全取代線(xiàn)性放大器。由于線(xiàn)性放大器具有高保真度的特點(diǎn)，在頂級(jí)音響領(lǐng)域，線(xiàn)性放大器產(chǎn)品仍為主流產(chǎn)品。而在出貨量很大的中低端市場(chǎng)，D類(lèi)放大器則有著廣闊的前景。 運(yùn)算放大器性能不斷優(yōu)化 相比較D類(lèi)放大器市場(chǎng)近幾年的活躍，運(yùn)算放大器市場(chǎng)的發(fā)展則一直比較穩(wěn)健。事實(shí)上，由于面臨越來(lái)越多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，以及多樣的電路配置，選擇一款合適的運(yùn)算放大器產(chǎn)品變得日趨復(fù)雜。因?yàn)椴淮嬖诶硐氲倪\(yùn)算放大器，這就需要在各種性能參數(shù)之間做出折衷。但總體來(lái)看，運(yùn)算放大器正在朝向更高的帶寬，更低的工作電壓、更小的耗電電流，占用更小的PCB面積以及更低的成本等方面發(fā)展。并且，隨著家用電器以及工業(yè)設(shè)備對(duì)運(yùn)算放大器信噪比要求的不斷提高，這種趨勢(shì)將一直持續(xù)下去。廠(chǎng)商也在致力于提供新的工藝、更多的封裝選擇來(lái)滿(mǎn)足不斷提高的市場(chǎng)要求。

Brian Black：業(yè)界將繼續(xù)開(kāi)發(fā)超越基本運(yùn)算放大器功能范疇的產(chǎn)品，滿(mǎn)足特殊應(yīng)用所需要的特性和功能。

凌力爾特公司(Linear)信號(hào)調(diào)理產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Brian Black指出，“沒(méi)有哪一款完美的放大器可以適合所有應(yīng)用。你需要根據(jù)不同的應(yīng)用，選擇不同規(guī)格指標(biāo)組合，如高速度+低噪聲+低輸入偏置電流等來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品性能”。例如，手持式和電池供電型應(yīng)用要求低靜態(tài)電流。輸入信號(hào)幅度很小的一些應(yīng)用，低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移至關(guān)重要。而對(duì)于采用高阻抗傳感器的應(yīng)用低偏置電流產(chǎn)品則是必須的。其他需要均衡考慮的性能指標(biāo)還包括CMRR、電壓噪聲、帶寬和轉(zhuǎn)換速率等。 Black表示，除了需要在性能指標(biāo)之間做出權(quán)衡之外，業(yè)界還將繼續(xù)開(kāi)發(fā)超越基本運(yùn)算放大器功能范疇的產(chǎn)品，來(lái)滿(mǎn)足特殊應(yīng)用所需要的特性和功能。如專(zhuān)用高壓側(cè)電流檢測(cè)放大器和用于驅(qū)動(dòng)ADC的高速全差分放大器。 “隨著模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度和分辨率的持續(xù)攀升，找到一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)表規(guī)定性能的驅(qū)動(dòng)器電路變得愈發(fā)困難重重。但我們找到了解決辦法”，他說(shuō)道，“在過(guò)去的幾個(gè)月時(shí)間里，凌力爾特推出了多款創(chuàng)新型全差分ADC驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品，包括LTC6400-x、LTC6401-x、LTC6404、LTC6406和LTC6410-6。這些產(chǎn)品把創(chuàng)新型架構(gòu)與高速鍺化硅(SiGe)工藝技術(shù)結(jié)合起來(lái)，解決了上述問(wèn)題”。 LTC6400實(shí)現(xiàn)了-73dB失真和低于6.5dB的噪聲系數(shù)(在140MHz輸入頻率條件下)，能夠替代先前在通信和高速儀表應(yīng)用中所使用的高功耗單端RF放大器。除了全差分放大器以外，LTC6400-x還集成了內(nèi)置增益設(shè)定電阻器，可以產(chǎn)生一個(gè)固定增益輸。Black指出，把增益設(shè)定電阻器內(nèi)置于封裝之中有三大優(yōu)勢(shì)：1.簡(jiǎn)化了電路板布局。大大縮減了元件數(shù)目和板級(jí)空間；2.RF穩(wěn)定性問(wèn)題減少。內(nèi)置反饋電阻器消除了因外部增益電路產(chǎn)生的雜散電容所帶來(lái)的麻煩；3.實(shí)現(xiàn)了性能的最大化。每個(gè)器件均專(zhuān)門(mén)針對(duì)其特殊的增益值進(jìn)行了補(bǔ)償，器件的帶寬和失真性能得到優(yōu)化。在很寬的帶寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了增益平坦度的最大化，并且最大限度地減小了群延遲偏差。 市場(chǎng)應(yīng)用要求不斷提高，放大器的性能也不斷優(yōu)化，而工藝技術(shù)的進(jìn)步也使得業(yè)界開(kāi)發(fā)高性能放大器成為可能。周翔指出，放大器產(chǎn)品的飛速發(fā)展得益于幾個(gè)方面的因素，1.新工藝新技術(shù)的發(fā)展；2.放大器產(chǎn)品在電子系統(tǒng)中的作用越來(lái)越重要，不可替代；3.“定制化”需求，這也是放大器產(chǎn)品種類(lèi)不斷增加的主要推動(dòng)力之一。他表示，TI已經(jīng)推出了各種不同的工藝來(lái)滿(mǎn)足不同產(chǎn)品的要求。如，針對(duì)高速度模擬產(chǎn)品而開(kāi)發(fā)的BiCom3，其高電壓版本BiCom3HV為36V Bipolar SiGe工藝，在兼顧速度的同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)高電壓的應(yīng)用。此外，還有用于高精度模擬產(chǎn)品的HPA07，用于高電壓大功率產(chǎn)品的LBC以及用于高密度器件的A035等。 TI推出的高精度運(yùn)算放大器OPA211就是采用BiCom3HV工藝開(kāi)發(fā)。OPA211可提供100μV的失調(diào)電壓，0.2μV/℃失調(diào)電壓漂移以及不足1μs的建立時(shí)間，并且具有很寬的供電電壓，適合驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器。此外，OPA211還是一款雙極輸入運(yùn)算放大器，在降低失調(diào)電壓誤差方面表現(xiàn)出色，適合信號(hào)源阻抗較低的應(yīng)用。 NS則非常重視系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能源轉(zhuǎn)換效率?！拔覀兺瞥隽?款能源轉(zhuǎn)換效率極高的全新高速差分放大器LMH6552、LMH6515以及LMH6555，尤其適用于無(wú)線(xiàn)通信基礎(chǔ)設(shè)備、測(cè)試和測(cè)量?jī)x表以及國(guó)防和航天設(shè)備應(yīng)用。這3款放大器是PowerWise高能效模擬芯片系列的最新型號(hào)”，NS放大器產(chǎn)品亞太區(qū)經(jīng)理Kevin Kung說(shuō)道。 他指出，LMH6552正在申請(qǐng)注冊(cè)專(zhuān)利的內(nèi)置電路可進(jìn)一步提高增益，但不會(huì)影響帶寬、諧波失真或輸出噪聲等性能參數(shù)，因此可以減少多個(gè)增益級(jí)，有助于減少元件數(shù)目以及系統(tǒng)功耗。這款芯片還可以驅(qū)動(dòng)輸入頻率高達(dá)70MHz的14位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。