上海艾為電子技術股份有限公司（awinic），作為國內引領音頻IC設計潮流的龍頭企業，開創性地推出了一款內置豐富音效和保護算法DSP、具有極低底噪和靜態功耗的6.25V電壓輸出、2.1W@8 Ω Digital Smart K數字音頻功放產品AW88166FCR。 此新產品AW88166FCR非常適用於多聲道終端設備（如平板等）和各類IoT設備（手錶、AR、VR等）對好音質和大響度的應用需求。
近年來，隨著智能家居、智能物流、智能城市、智能農業、智能醫療等IoT的應用場景越來越豐富，消費者對IoT設備中的人機交互和外放的音質追求也越來越高。 而大多數IoT設備的主控平台較為低端，沒法集成複雜度較高的音效和保護算法，只能依託簡單的硬體功放+小喇叭的解決方案，因此沒法提供好音質（低頻有質感、人聲厚實、樂器分離度高）和大響度的人機交互和外放需求。
另外對於移動的終端設備，隨著消費者對移動設備的好音質和聲場效果的追求越來越高，移動設備的聲道數越來越多（如平板），從兩聲道到四聲道再到六聲道或者八聲道。 而每個聲道都需要將算法集成在主控平台（如高通/MTK等）中來做處理，因此多聲道的需求對主控平台能提供的算力訴求也成倍數增加，大大增加了主控平台的成本和集成調試壓力。
圖表 1 傳統功放，算法都集成在主控平台中
圖表 2 使用內置DSP的功放AW88166（可節省平台算力）
針對以上的兩大類應用場景，awinic在Digital Smart K數字功放系列中，採用業內先進的90nm BCD高壓特色工藝，創新地將awinic的國民神仙算法awinicSKTune®集成到了晶片的DSP中，推出了內置豐富音效和保護算法DSP、支持turnkey調試、具有極低底噪和靜態功耗的6.25V輸出Digital Smart K數字功放AW88166FCR，出色地解決了IoT設備中多樣的低端平台算法集成和多聲道對主控平台算力成倍增加的難題。 在提供了好音質（低頻有質感、人聲厚實、樂器分離度高）和大響度的人機交互和外放需求的同時，拓展了算法+功放+喇叭的高靈活度全鏈路的解決方案，給終端製造商提供了更多的方案適配空間的同時，也大大節約了音效集成和調試的工時（60%以上）。
圖表 3 內置豐富音效和保護算法（turnkey UI界面 ）
新產品特點
音頻功放 Digital Smart K系列的新產品AW88166FCR，內置6.25V升壓，可給8ohm揚聲器提供2.1W的輸出功率。 該產品底噪低至10uV，達到業內領先水平。 AW88166FCR內置DSP功能豐富，DSP內集成低功耗解決方案，可有效增加移動設備的待機時間，同時DSP內集成國民神仙算法awinicSKTune®，給用戶帶來高音質和大響度的聲學體驗。
圖表 4 AW88166FCR的典型應用圖
1、多維度的低功耗方案，增加移動設備的待機時間
如上圖所示，當電源電壓從3.8V降低到2.7V時，AW88166依舊能夠無失真和無雜音地輸出音樂信號（低電量保護算法啟動，整體幅度會略有下降），無低電量保護的音頻功放在2.7V電源電壓下，會進入不正常工作狀態，輸出無聲。
圖表 5 小功率下AW88166效率曲線比傳統架構（效率曲線高10%）
表格 1 實測AW88166功耗比傳統架構（低30mA左右）
對於內置豐富音效和保護算法DSP的AW88166FCR，我們在原有的Digital Smart K數字功放產品族的基礎上，進一步創新，增加了基於心理聲學的功耗優化算法，在不影響歌曲主觀效果的前提下，功耗可優化15%~20%，進一步將整機音樂外放續航時間延長10%以上。
圖表 6 心理聲學算法功耗優化15%~20%
2、內置含有turnkey方案的豐富音效和保護模塊的艾為國民神仙算法awinicSKTune®，減輕算法對主控平台壓力的同時，帶來高音質和大響度的聲學體驗
內置含有turnkey方案的豐富音效和保護模塊的艾為國民神仙算法awinicSKTune®，可以讓客戶在分鐘級的時間內完成高質量音效調試，大大地節約了客戶的工時。 其中綠色邊框模塊為基礎算法模塊，粉紅色邊框的模塊為awinic特色定製模塊。 虛擬低頻模塊（VBE）、動態EQ模塊、MBDRC模塊可以提供更有質感的低頻; 聲音增強模塊（Sound Enhancement）可以讓人聲變得更加厚實; 大音量模式（Super Voice Mode）可以提升免提音量，提升的幅度超過5dB，並且支持多檔位快速調試; 動態增益控制（AGC）、MBDRC、EQ等模塊可以調整消費者喜歡的音色; 振幅控制（IV MEC）和溫度控制（IV TPC）可以在提供大功率輸出的同時，有效地保護IoT設備的小單體喇叭，防止喇叭線圈超振幅斷線和過溫燒傷。
圖表 7 AW88166FCR集成國民神仙算法（awinicSKTune®的DSP）
圖表 8 大音量模式（Super Voice Mode）（響度提升>5dB）
3、響應速度百微秒級的多維度多級調試的低電量保護方案
作為Digital Smart K數字功放的一員，awinic將低電量場景下的保護需求進一步升級，打造出百微秒級別響應速度、可以多級調試、並且有多種調試手段的低電量保護算法（LTP）， 使得功放在更低的電源電壓下仍舊能正常工作並且沒有雜音。
圖表 9 2.7V低電量下AW88166依舊正常發聲
如上圖所示，當電源電壓從3.8V降低到2.7V時，AW88166依舊能夠無失真和無雜音地輸出音樂信號（低電量保護算法啟動，整體幅度會略有下降），無低電量保護的音頻功放在2.7V電源電壓下，會進入不正常工作狀態，輸出無聲。
圖表 10 LTP保護邏輯框圖
因為LTP算法集成在晶片DSP中，算法的響應速度可以達到百微秒級別（其它不帶DSP的低電量保護方案功放的響應時間遠大於10ms）。
其中電池電壓通過內部Vsensor獲取，晶片溫度通過內部的Temp Sensor獲取，外部溫度通過I²C獲取。 這樣LTP算法模塊可以同時檢測到電池的電壓、外部溫度和晶片溫度，根據不同的溫度和電壓，可以動態配置晶片對電池的最大抽取電流Ipeak，防止在電池低溫低電的場景下，將電池電壓抽取的過低，導致晶片觸發UVLO進入不正常工作狀態或者導致移動設備強制關機。 同時在Ipeak降低、晶片最大輸出能力下降的時候，LTP模塊可以控制晶片的Volume和Vmax， 保證最大輸出波形不削波，沒有雜音。
4、小於10uV的低底噪，在夜深人靜時，也能帶來無底噪高保真外放聽感
人耳對底噪是非常敏感的，在夜深人靜的寂靜場景，超過10uV的噪聲還是會被消費者所感知，Digital Smart K數字功放對低底噪技術不斷疊代升級，從傳統架構方案到動態匹配優化噪聲方案，再到動態增益控制低噪聲DAC架構，已經將功放底噪降到10uV以內，遠優於同類產品的20uV水平，並且配合AW88166FCR創新的硬體Noise gate功能，可以將晶片底噪降低到1uV以內。
圖表 11 硬體Noise gate控制示意圖
硬體Noise gate的工作原理是，當輸入信號小於Threshold（如-90dB）時，將晶片的部分功能模塊關閉，輸出表現為高阻態，有效地將功放的輸出噪聲降低到1uV以內，同時晶片的靜態功耗也可以從3.2mA降低到1.9mA。 其中從Noise gate模式會早於有效信號（可以被人耳聽到的信號幅度）到達之前退出，並不會在輸出信號中引入POP音。
艾為Digital Smart K數字功放系列，在國內外享有崇高知名度，作為該系列中的明星產品AW88166FCR已於2023年1月推出。 Digital Smart K數字功放系列從2014年開始不斷演進，從常壓到高壓，從不帶DSP到內置豐富DSP，從輸出功率2W到5W，從無IV sensing到有IV sensing均可全系列覆蓋。 該系列產品已廣泛應用於手機、IoT、工業和車載等領域。
表格 2 Digital Smart K數字功放系列典型產品（for IOT）
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