在無線耳機市場爆發(fā)式增長的今天,用戶對耳機的需求早已超越“聽個響”的基礎功能。如音樂愛好者追求的是CD級的無損音質,通勤一族需要耳機全天候的穩(wěn)定連接,手游玩家則看重續(xù)航和延遲。然而音頻行業(yè)的傳統(tǒng)方案始終存在三大痛點,一是音質失真率難以突破、二是無損音樂續(xù)航大多低于6小時、三是環(huán)境復雜導致耳機容易斷連,這些痛點阻礙了聆聽體驗的升級。直到MOS管在無線耳機深度應用,這些難題才獲得系統(tǒng)性解決方案。
一、高保真音質:從“聽個響”到“聽見細節(jié)”
傳統(tǒng)的藍牙耳機采用的雙極型晶體管BJT很依賴電流驅動,輸入阻抗僅僅只有103-104Ω,在放大音頻信號的時候,不可避免就會產生電流汲取效應,然后導致了音頻信號0.3%以上的失真。尤其是在高頻段的音頻響應,傳統(tǒng)方案的上限普遍要比20kHz低,因此沒辦法還原母帶中的細微質感,比如鐃鈸泛音、小提琴松香摩擦聲等。
MOS管的高輸入阻抗特性(典型值109Ω以上)就徹底改變了這一現(xiàn)狀。電壓驅動模式使MOS的柵極幾乎不消耗信號電流,配合著放大電路的設計,品牌耳機的失真率甚至可以降到0.08%,達到Hi-Fi級標準,這之前是專業(yè)監(jiān)聽設備才能達到的。如合科泰的HKTG50N03采用低柵極電荷設計,開關速度提升至納秒級,有效降低音頻信號傳輸過程中的失真率。
更重要的是,MOS管的寬頻帶特性把耳機的高頻響應特性拓寬到了40kHz,不僅可以完整地覆蓋人耳聽覺范圍,更是從硬件上支撐了/aptXLossless等無損編碼格式,讓人哪怕在嘈雜的地鐵環(huán)境,也可以聽到錄音室內的細節(jié)。
二、長續(xù)航體驗:從“頻繁充電”到“從容續(xù)航”
傳統(tǒng)的耳機方案續(xù)無法滿足全天使用,尤其是聽無損音頻的時候,往往不到六小時就要充電了。核心的原因在于雙極型晶體管BJT,它的電流驅動特性會導致電路靜態(tài)功耗太高,在待機的情況下,多達數(shù)十mA的漏電流會很快地消耗耳機電量。
MOS管具有低功耗的優(yōu)勢。MOS的電壓控制機制讓柵極驅動電流,可以低到納安級,導通電阻RDS(on)還可以達到50mΩ以下,這樣可以很大程度降低功放電路的能量損耗。如HKTD80N06型號,8mΩ導通電阻較同類產品降低30%,在藍牙模塊電源管理電路中,可將電能轉換效率提升至93%以上,配合寬溫特性,在-15℃低溫環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定供電,延長耳機續(xù)航至48小時。
搭載合科泰高性能MOS管的耳機,在播放FLAC無損音樂的時候,續(xù)航可以達到12小時,再搭配500mAh充電盒,總續(xù)航甚至可以達到48小時。而待機功耗通過優(yōu)化柵極絕緣層設計的方式,待機電流降低到0.1mA,只需要120mAh的電池,就可以支撐50天超長待機時間。
三、穩(wěn)定連接:從“信號斷續(xù)”到“無縫傳輸”
在地鐵、商圈環(huán)境耳機容易受干擾,從而出現(xiàn)斷連、卡頓的原因,是雙極型晶體管BJT的PN結,很容易受到電磁噪聲影響,這會導致射頻鏈路里信噪比下降。通過測試的數(shù)據(jù),如果2.4GHz頻段干擾強度超過-60dBm的話,傳統(tǒng)方案耳機下,音頻的丟包率達到5%以上。
MOS管的絕緣柵結構天然具備抗電磁干擾優(yōu)勢,配合EMC優(yōu)化工藝,可將射頻噪聲抑制能力提升30%。一些品牌耳機測試,就是在100mT的工頻磁場,和20dBm一樣同頻的干擾環(huán)境,還是能夠保持小于0.1%的丟包率,同時延遲的波動控制在5ms內。如HKTQ80N03有著5.2mΩ 超低內阻與快速開關特性,可精準控制藍牙信號調制電路的高頻開關,減少信號延遲。這樣的穩(wěn)定表現(xiàn),是由于MOS管對柵極寄生電容的精準控制。再加上藍牙5.3協(xié)議,可以自適應跳頻的技術,就可以給用戶一個全天鏈接的體驗,堪稱“地鐵通勤神器”了。
結語:開啟音頻電子的“MOS時代”
隨著無線藍牙耳機向高端化和場景化發(fā)展,MOS管的重要性也愈發(fā)凸顯。作為國內電子元器件專業(yè)制造商,合科泰持續(xù)在超薄封裝MOS管、低噪聲射頻MOS管、高壓快充MOS管等技術領域探索,其中HKT系列MOS管已在多個耳機品牌中批量應用,助力客戶達成音質、續(xù)航、穩(wěn)定性的三重突破。合科泰將始終以“器件創(chuàng)新驅動場景升級”為理念,深耕音頻電子領域。
審核編輯 黃宇
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