目前影響手機(jī)或便攜式 MP3 對(duì)耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)力核心問題顯然只有兩個(gè)——電源續(xù)航與元件體積。
而這兩個(gè)問題必然會(huì)得到解決，因?yàn)橄拗扑鼈兊囊蛩夭⒎鞘菣C(jī)械或者物理上的因素，而是元件自身性能受限所導(dǎo)致的問題。所以這兩個(gè)問題實(shí)際上也是目前業(yè)界正在集中攻關(guān)的熱點(diǎn)問題。
首先來分析電源續(xù)航。@堂主 已經(jīng)說的很清楚了，在目前電池技術(shù)沒有得到突破的大前提下，電源一直是手機(jī)和便攜式 MP3 難言的痛，尤其是在當(dāng)前情況下，主流市場需求決定了更大更清晰的屏幕還有速度更快，反應(yīng)更流暢的處理器應(yīng)當(dāng)是最優(yōu)先被照顧的對(duì)象。
但是在電池技術(shù)沒有取得大的突破的前提下，手機(jī)或者便攜 MP3 有可能把輸出功率做上去么？完全有可能，而且我相信在未來，這一夢想很快就會(huì)被實(shí)現(xiàn)——因?yàn)槲覀兒雎粤艘稽c(diǎn)，就是目前音頻功放電路還低得可憐的工作效率。
音頻功放電路的工作效率之低，主要是由于其基本元器件——晶體管的固有缺陷所引起的。有人會(huì)問，即使是工作效率最低的甲類運(yùn)放，其效率最高也能達(dá)到 40%，聽說 D 類功放效率竟能達(dá)到 96% 以上，為什么你還說耳機(jī)上的功放效率還很有提升空間？下面給一張對(duì)比圖：
引用來源：《如何為便攜式音頻應(yīng)用選用耳機(jī)放大器》（wolfson公司商業(yè)宣傳材料）
通過該圖片我們可以看到，在 5mW 輸出的前提下，幾種典型的放大器輸出效率甚至不到 1/4，也就是說大約 75% 的能量都被損耗掉了。為什么它們的工作效率如此低？這是因?yàn)樗鼈兊妮敵龉β识己艿?mdash;—要知道，放大電路的工作效率并非一個(gè)恒定值，而是與其輸出功率有關(guān)。而由于晶體管固有的管耗問題，使得晶體管的工作電壓/電流越低，相對(duì)損失的能量就越多——所以最后的結(jié)果就是，輸出功率越小，則工作效率越低。可見如果能夠?qū)⒎糯笃髟诘凸β氏碌墓ぷ餍侍嵘脑挘部梢詫?shí)現(xiàn)放大器的高驅(qū)動(dòng)輸出。
目前為了提升放大電路的工作效率，大多數(shù)手機(jī)芯片組廠商開始從過去傳統(tǒng)的 AB 類放大電路轉(zhuǎn)移到新的放大技術(shù)，目前的研制方向分為兩類——一類是 D 類放大，另一類是自適應(yīng)電源供電的放大（如 G 類、I 類放大）。這兩類放大器的設(shè)計(jì)完全體現(xiàn)著兩種思想：
D 類放大作為一種顛覆了傳統(tǒng)線性工作方式的放大模式，通過算法將原待放大的線性信號(hào)，變換成了僅包含1，0兩種狀態(tài)的離散信號(hào)，使得晶體管在放大這一新信號(hào)時(shí)，能夠繞開其工作效率很低的線性放大區(qū)，始終工作在高效的開關(guān)（飽和——截止）狀態(tài)，從而有效提升放大電路工作效率。該技術(shù)早已在大功率用電器上開花結(jié)果，例如變頻空調(diào)，變頻冰箱等。
自適應(yīng)電源供電的放大技術(shù)則是老樹開新花，在已經(jīng)沿用了幾十年的線性放大技術(shù)上，通過智能調(diào)節(jié)放大電路的供電電壓，從而達(dá)到改善目前線性放大電路工作效率較差的目的。 這一技術(shù)成型較晚，但是發(fā)展很快，蘋果公司的 iPod 的續(xù)航時(shí)間從 iPod video 的 10+ 小時(shí)提升至 iPod classic 的 30+ 小時(shí)，iPod classic 采用的 G 類耳機(jī)放大電路功不可沒。
一張圖說明 G 類放大器提高工作效率的原理：
參考來源：《I²C音量控制G類耳機(jī)放大器簡析》（摘自《電子設(shè)計(jì)應(yīng)用》）
接下來，我們來看看兩種改進(jìn)是從何出發(fā)點(diǎn)來考慮的？
不妨打個(gè)比方：假設(shè)放大器是一個(gè)公司的翻譯部門，他們的任務(wù)就是將公司遞交的材料（從 DAC 輸入的信號(hào)電流）按時(shí)翻譯出來（放大輸出），但是這個(gè)部門的缺點(diǎn)就是，公司下發(fā)的任務(wù)量不固定。為了滿足公司布置下來的任務(wù)，這個(gè)部門就得時(shí)刻保持雇傭著一定數(shù)量的翻譯，以提供足夠的人手來滿足翻譯任務(wù)，例如為了滿足每天10萬字的翻譯量，而每個(gè)人每天只能翻譯5000字，就必須要給20個(gè)人開出工資。由于公司給的活我們只知道最大的時(shí)候會(huì)給多少（信號(hào)滿格輸入），所以哪怕某天的任務(wù)量一共只有1000字，翻譯部門也必須維持在20個(gè)人的數(shù)量。 這樣的話公司就得時(shí)刻為這20個(gè)人付工資，而回報(bào)卻不高。
為了壓榨翻譯們的剩余價(jià)值，A 公司和 B 公司的財(cái)務(wù)分別出了兩個(gè)餿主意：
- A 公司的財(cái)務(wù)發(fā)現(xiàn)，他們所在的國家（電子電路）神奇的勞動(dòng)法（物理規(guī)律）有漏洞，雖然規(guī)定了翻譯們的基本工資必須得付，但是雇傭/開除翻譯的成本卻很低，而且不愁雇不到。于是他們的餿主意就是找一個(gè)人來將公司派下的翻譯任務(wù)換算成工作量，以10萬字為100%，而1千字就是1%，接下來的翻譯工作，則通過和這20個(gè)翻譯不斷簽約/解約……來實(shí)現(xiàn)。如果公司給的任務(wù)是1千字，那么就和20個(gè)人簽 86400/100 =864 (秒) 的工作協(xié)議，等他們把活干完就一腳踹走，等下一次來任務(wù)了，再雇20個(gè)人……后來，人們把這類吝嗇的公司稱之為「D類」
- B 公司的財(cái)務(wù)則發(fā)現(xiàn)，公司只要求自己派下的工作量必須完成，但并未要求一定得時(shí)刻保持 20 個(gè)人的翻譯隊(duì)伍才可以。于是他把這 20 個(gè)人分成兩組，平時(shí)當(dāng)任務(wù)量小于5萬字的時(shí)候，就只讓其中一個(gè)組來翻譯，這樣就節(jié)省了一半的花銷；等到任務(wù)量大于5萬字的時(shí)候，再臨時(shí)把另一個(gè)組的人雇傭來干活……后來，人們把這類吝嗇的公司稱之為「G類」
相對(duì)來講，D 類放大器理論上效率最高，但是由于耳機(jī)放大電路始終工作在較低功率范圍內(nèi)，D 類放大電路的優(yōu)勢無法完全施展，或者說，在手機(jī)上使用 D 類放大器還是有點(diǎn) “張飛穿針眼，大眼瞪小眼” 的感覺，因此其工作效率仍有提升空間。
目前業(yè)界最新的研究熱點(diǎn)，則集中于全新的 I 類放大器。該放大器的基本思想與 G 類近似，但 G 類放大器的供電電源輸出幅度只能在幾個(gè)預(yù)訂的值之間跳動(dòng)，I 類放大器則是在保證一定冗余的前提下，供電電源大小隨著信號(hào)幅度變化而連續(xù)變化，因此可以比 G 類功放提供更高的工作效率。但是目前 I 類放大器應(yīng)該還在實(shí)驗(yàn)室研制中，沒有成品問世。類似的全新放大技術(shù)還有 AD 類放大，目前也在研制中，同樣以提高放大電路工作效率為目的。
引用來源：《帶自適應(yīng)電源的高效線性音頻功率放大器的研究與設(shè)計(jì)》（復(fù)旦大學(xué)博士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文）
除此之外，對(duì)手機(jī)以及 MP3 超薄的體積還有更低的發(fā)熱量這些額外需求，也在限制著便攜播放器放大電路的設(shè)計(jì)。但是隨著目前工藝的提升，小體積元器件的性能正在變得越來越強(qiáng)大，正如現(xiàn)在一個(gè)指甲蓋大小的晶體管性能遠(yuǎn)超過去的大燈泡（電子管）一樣，曾經(jīng)的電解電容以及陶瓷電感，如今都可以做成貼片元器件，而性能則依舊保持相近。
murata 公司最新開發(fā)的電感，比現(xiàn)有產(chǎn)品面積縮小 75%
即便以上兩點(diǎn)可以被忽略，我們?nèi)晕刺崞鹞磥黼姵丶夹g(shù)取得突破性進(jìn)展的可能性——而目前一個(gè)個(gè)高性能的電池正在不斷被研制出來，電池密度記錄正在不斷被刷新。
所以總體來說，我對(duì)未來手機(jī)和便攜 MP3 的音質(zhì)抱有絕對(duì)的信心。即使目前我們還停留在晶體管時(shí)代，但是手掌的方寸之間還有巨大的潛力供人研究和挖掘。而隨著智能手機(jī)市場的全面開戰(zhàn)，越來越多的目光已經(jīng)集中在了過去乏人問津的音樂手機(jī)概念上——雖然其中也存在著類似 HTC 炒作 beats 概念這樣嘩眾取寵的廠商，但主流廠商已經(jīng)開始將自己的精力放在了踏實(shí)做出好音質(zhì)的姿態(tài)上。過去安卓手機(jī)和高通芯片組的 SRC 問題令人詬病，而如今這一問題已經(jīng)逐漸在各家廠商的產(chǎn)品中得以解決正說明了這一點(diǎn)——那么既有集成模擬器件性能開始爆發(fā)的天時(shí)，又有智能手機(jī)廠商開始追捧概念的人和，還有什么理由去看衰手機(jī) HiFi 呢？
