사용자의 귀를 사로잡기 위한 스마트폰 업계의 경쟁이 치열하다. 소비자들이 스마트폰 등 여러 모바일 기기에서 헤드폰이나 액세서리에 의존하지 않고도 뛰어난 오디오 품질을 기대하고 있기 때문이다. 최근 모바일 기기의 오디오 품질 향상에 주력하고 있는 NXP 반도체가 2세대 스피커 부스트 솔루션을 발표하며 사운드의 혁신을 일궈냈다.

NXP 반도체는 4 Ω 스피커를 연결했을 때 최대 출력이 2.65 W(RMS; THD=1%)인 클래스 D 오디오 앰프 ‘TFA9895를 출시했다.
TFA9895는 음악과 음성 사운드를 향상시키는 새로운 멀티 밴드 압축 기능을 채용해 핸드셋과 태블릿의 음질을 높여주는 솔루션으로, 스피커 볼륨을 더욱 키워도 동일한 음질 향상을 가능하게 해준다.
NXP 반도체 모바일 오디오 솔루션 마케팅 디렉터인 숀 스칼렛(Shawn Scarlett)은 “지난 1년간 모바일폰 오디오 재생에 획기적인 진전이 있었다”며 “새로운 멀티 밴드 압축 알고리즘에 기반을 둔 TFA9895는 더 좁은 공간에서 더 뛰어난 사운드를 구현해주기 때문에, 핸드셋 설계 엔지니어에게도 매우 효과적인 솔루션이다. 사운드 볼륨이 중요한 모바일 기기를 위해서는 올초 소개한 하이 파워 TFA9890을 계속 공급하고 있다”고 말했다.
TFA9895의 멀티 밴드 프로세싱 기능은 보다 안정적인 하이 게인(high gain) 오디오 이미징을 통해 높은 스피커 볼륨에서 음질을 대폭 향상시킨다. 또한 고주파 노이즈 게이트로 불량 오디오 시그널을 향상시킨다.
TFA9895는 통합 프로세싱과 온 보드 5 V DC/DC 컨버터가 통합된 소형 스피커 드라이버 외에 스피커 고장에 대비한 보호 기능을 제공한다.

핵심은 음질
새로운 멀티 밴드 알고리즘과 노이즈 저감 기능은 기존 스피커 보호 알고리즘을 보완해 소형 스피커에서 고품질 사운드를 구현해준다. 피드백 익스커션 컨트롤(feedback-controlled excursion protection)은 스피커의 기계적 한계에서 오는 음의 왜곡 현상을 막아주며, 첨단 클립 방지 알고리즘(clip avoidance algorithm)은 오디오 성능을 모니터링하고 전력 공급이 떨어질 때에도 앰프 클리핑(amplifier clipping)을 예방해준다. 또한 대역폭 확장이 낮은 스피커 공명에서도 저주파 응답을 높여주며, 기기를 스테레오 시스템에 맞도록 환경설정 할 수 있어 기기 간 동기화를 통해 양질의 스테레오 이미징을 확보할 수 있다.
TFA9895나 기타 NXP 스피커 부스트 앰프를 사용하는 시스템은 소형 스피커에서 사운드 향상을 크게 기대할 수 있으며, 출력 볼륨에서 6에서 9 dB, 베이스 응답에서 12 dB의 이득을 실현한다. 이와는 별도로 설계자는 향상된 성능을 이용해 음향 시스템을 추가로 줄일 수 있어 결과적으로 크기는 작아지고 두께는 더욱 얇아진 기기를 설계할 수 있다.
이전 부스트 및 프로택션 IC에서처럼, 전체 시스템은 전류 감지 및 DC/DC 컨버터가 들어간 CoolFlux DSP 고효율 클래스 D 앰프를 포함하는 단일 칩으로 통합된다. 첨단 임베디드 알고리즘은 별도의 라이선싱이 필요 없고, 추가 툴로 오디오 사운드 품질을 맞춤화할 수 있으며 폰의 성능을 최적화하는 방법도 선택할 수 있다. 

TFA9895 상세
TFA9895는 멀티 밴드 압축 기능을 제공하는 정교한 스피커 부스트 보호 알고리즘을 채용한 고효율 클래스 D 오디오 앰프로, 내부 부스트 컨버터는 공급 전압을 5.3 V로 승압하여 음질 개선을 위한 충분한 헤드룸을 제공한다.
TFA9895는 정격 제한을 초과하지 않는 다이아프램 변위(diaphragm displacement)와 보이스 코일 온도를 유지하면서 음향 출력을 최대화한다. 이 기능은 모든 라우드스피커 환경(예, 자유 대기, 폐쇄된 박스 또는 노출된 박스)에서 동작하는 스피커 박스 모델에 기초한다. 또한 첨단 신호 처리 기능은 오디오 신호의 품질이 앰프 또는 스피커에서 불필요한 클리핑이나 왜곡으로 인해 저하되지 않도록 보장한다.
특히 적응형 사운드 맥시마이저 알고리즘은 TFA9895가 음향 환경의 변화에 적응할 수 있도록 정확하게 온도와 익스커션을 모두 계산하는 피드백을 이용한다.
내장 지능형 DC/DC 컨버터는 추가적인 헤드룸 및 파워 출력을 제공하기 위해 전원 레일을 승압한다. 공급 전압은 필요할 때만 올린다. 이러한 예방 조치는 대기 전력 소비를 제한하면서 클래스 D 오디오 앰프의 출력 전력을 최대화한다.
멀티 밴드 프로세싱은 보호 기능이 안전하지 않은 부분에만 반응하여 대부분의 신호에서 이득이 안정적으로 유지되도록 허용함으로써 오디오 품질과 스피커 볼륨을 향상시킨다. 또한 TFA9895는 불량 오디오 소스의 사운드를 향상시키는 고주파 노이즈 게이트를 추가했다.
TFA9895는 첨단 배터리 보호 기능을 통합했다. 이에 배터리 전압이 낮을 때 공급 전류를 제한함으로써, 오디오 시스템이 시스템 저전압을 유발할 수 있는 배터리로부터의 과도한 부하 전류 드로잉을 방지한다. 첨단 프로세서는 배터리 방전과 같은 왜곡을 방지하여 오디오 품질에 있어서 배터리 전압 강하의 영향을 최소화한다.
클래스 D 오디오 앰프에 사용되는 2차 폐쇄 루프 아키텍처는 우수한 오디오 성능과 높은 공급 전압 리플 제거 기능을 제공한다. 오디오 입력 인터페이스는 I2S이며 제어 설정은 I2C 버스 인터페이스를 통해 이루어진다.
TFA9895는 400 μm 피치의 29 범프 WLCSP로 공급된다.  ES