夫运筹帷幄之中，决胜于千里之外，吾不如子房（张良）。镇国家，抚百姓，给馈饷，不绝粮道，吾不如萧何。连百万之军，战必胜，攻必取，吾不如韩信。此三子者，皆人杰也，吾能用之，此吾所以取天下也。 - 《史记·高祖本纪》
作为汉初三杰之一，张良被后世推崇为“谋圣”，年少时曾有刺杀秦始皇的壮举，并得到过《太公兵法》的加持，屡建奇谋。不仅协助刘邦攻城掠地，亦在鸿门宴上帮刘邦解除危机。最后在楚汉相争的关键时刻，明修栈道，暗度陈仓，还定三秦，倾覆项羽。
而现在手机上的音频功放被称为Smart PA，与擅长谋略的张良有相似之处。它以天下大势作为输入信号，再以算法（谋略），动态地为扬声器（刘邦）提供适宜的功率输出。比如何时该隐忍（鸿门宴上的低调），何时该决战（十面埋伏围困项氏于垓下）。
背景
常规PA只管给扬声器输出驱动信号，管生不管养，无法感知扬声器线圈和振膜的状态，所以也不会管扬声器的死活。故早期的功能机经常出现声音劈叉、破音、振膜破损或线圈过热烧毁等情形。为了保护扬声器，工程师只能根据扬声器的额定输出功率，限制PA的输出电压或者功率。但这种做法保守，无法均衡各个频段，相当于限制了PA的输出能力。此外，这种方案并未对扬声器产生根本性的保护作用，只是降低了概率而已。
在研发阶段，常规PA的调试也让人够喝一壶的，又想要效果（低音效果、信噪比等），又担心喇叭出问题，如此反复，让人头秃，此中冷暖只有自己知道。
手机等移动设备的设备受限于空间，其扬声器的体积小而薄，传统的功放技术很难输出好的音质。为了最大限度的提升这种小功率扬声器的外放效果，业界推出了Smart PA的概念，旨在保证扬声器安全工作的前提下，达到最大的响度和最佳的音质。
Smart PA之所以叫Smart PA，它和常规功放相比，最大的区别是加了V/I反馈。
极限工作&振幅保护原理
Smart PA的核心目标是基于有限的电池电压和薄小的扬声器，实现 大的音量、好的音质、高的效率。
扬声器振膜的振动可以看做是洛沦兹力，弹簧弹力以及空气阻抗共同作用的结果。为了得到好的效果，得让振膜最大程度的振动，但又不至于损坏才行。
这个极限工作过程的关键在于三个环节：
- 实时检阻：Smart PA持续测量扬声器两端的电压和流过音圈的电流，通过这两个参数，可以计算出扬声器的实时阻抗，这是后续所有计算的基础。
- 建模与预测：扬声器在手机内部有数学模型，该模型描述了输入电压/电流与振膜物理位移之间的数学关系。工作时，系统就将实时监测到的U和I数据代入这个模型，即可推算出当前振膜的实际位移，无需物理传感器。
- 保护：系统预设了一个安全位移阈值，一旦预测到振膜位移即将超过该阈值，保护算法会立即动态降低Smart PA的增益，将振膜位移拉回安全区，音量被平滑限制，而不是破音或损坏。
通过这套行为模式，能够保证扬声器在安全范围的前提下，长时间内工作在最大冲程以及最大的平均功率下，从而在较小扬声器尺寸的情况下，实现最佳的音质以及响度。
扬声器温度保护原理
喇叭之所所会损坏，主要有两个原因：喇叭膜片振动幅度过大，导致撕裂而损坏，喇叭温度过高，导致喇叭损坏。
前面说过的极限工作，已包含了扬声器振膜保护，而现在的温度保护区别于振幅建模，而是基于铜线的阻抗温度系数原理。
扬声器线圈的本质是金属铜线，当线圈发热时，其阻抗会发生变化，通过直流V/I检测检测其阻抗值，结合喇叭线圈的温升系数，就可以得到喇叭实时温度，从而实现喇叭温度保护。
首先，我们先看一个朴素的曲线，可得知喇叭线圈等效的阻抗和温度呈线性相关的关系，如下图：
然后我们可以根据当前阻抗，反推出线圈当前温度，公式如下图：
其中：
- Tvc是线圈的当前温度；
- T0是参考温度（产线校准时的温度，通常为25摄氏度）；
- R0是参考温度T0处的音圈电阻；
- α0是音圈材料的温度系数；
- R是温度在Tvc处的音圈电阻。
综上，由于扬声器温度与音圈电阻成正比，我们便可通过初始温度校准和实时V/I信号反馈进行温度监测，于DSP中生成的不可闻的低频信号用于温度检测（比如40Hz的音频信号，在不影响听觉体验的前提下，测量扬声器音圈电阻）。
其他feature
除了基于V/I信号反馈所形成的“smart” feature，一个完整的Smart PA还应包括：
- 音频总线：I2S或TDM总线，用于接收来自codec的数字音频信号。
- I2C总线：用于接收来自AP的控制信号。
- 数字信号处理器：通常内置DSP，实现音效效果；搭配ADC实现上述基于V/I检测的“检阻”；智能控制算法。
- Boost模块：升压电路和智能供电管理。
- 功率放大电路：D类功放。
- 全面的保护：短路保护、过温保护、欠压保护和过压保护。
- 超声支持：采样频率为96KHz，能够cover一些超声波，兼顾一些超声波应用（比如手势识别，超声接近检测）。
