前面有几篇文章介绍了手机上的模拟耳机和数字耳机,它们一个靠手机内部的codec自力更生,一个靠外部小尾巴外挂加持。
但还有一种情况没有说,即既不用平台的codec,也不使用外挂的小尾巴,而是直接往手机里塞进独立DAC和耳放芯片的Hi-Fi手机。它在当年高举音质无双的旗帜而C位出道,并对外宣发“Hi-Fi”作为手机的重要卖点。
时至今日,Hi-Fi手机已成小众选择,在日趋消亡。但仍有很多人怀念那个3.5mm接口以及Hi-Fi风潮,认为那些Hifi手机直到今天,可能也不比当前的旗舰手机差。
下面简要介绍下手机Hi-Fi设计原理,就当是手机行业的考古吧。
独立DAC芯片
DAC,数模转换器,负责将数字音频信号,转换成人耳可听的连续模拟电信号,其精确度直接决定音质,可谓是手机音频的心脏。
常规手机通常使用平台自带的Codec(编码解码器,属于平台套片)。集成度高,性价比也不低,但音频性能可能存在妥协,有细节丢失,不够极致,有点将就,被发烧友认为是地摊货,有些许轻鄙之意。
Hi-Fi手机通常会使用一颗来自专业音频厂商(如ESS、AKM、Cirrus Logic)的高性能DAC芯片。这类芯片拥有极低的失真率(THD+N)、极高的动态范围和信噪比,更精准,保留了更多的音乐细节。
如下图,VIVO X21主打Hi-Fi,采用了AKM的AM4376A DAC。

如下图,小米Note在发布时宣称支持192kHz/24bit Hi-Fi输出,所使用的DAC芯片是ES9018。

当时业界的Hi-Fi手机众多,比如魅族PRO6 Plus,中兴Axon 7......不胜枚举。
耳机放大器电路
耳机放大器简称耳放,DAC输出的虽然是模拟信号,但非常微弱,无法直接驱动耳机。而耳放就是用来将这个信号适当放大,使之有足够的功率驱动耳机。
常规手机通常使用Codec内部自带的耳放,推力微弱,声音容易模糊。
而Hi-Fi手机会采用独立、高性能的耳放芯片,提供更强的驱动力,更好地搭配高端耳机,带来更开阔的声场和更高的分离度。
如下图,为小米Note Hi-Fi手机拆解图,内部耳放使用了TI的OPA1612芯片。

精密电路设计
有了高性能DAC和耳放之后,如何把它们用好也是极为关键的。
首先,供电是其中的重要一环,DAC和耳放均对电源敏感,Hi-Fi手机通常会为其配套独立的、高PSRR的LDO电源,纹波和噪声极低,为音频芯片提供纯净的供电。
除了供电,有些Hi-Fi手机也会使用高精度电阻等,用来最大程度降低底噪,提升声音细腻度。如下图为小米Note的拆解图,使用了28颗1‰精度薄膜电阻来做配套。

上面这些密密麻麻的、像小蚂蚁一样的东西就是薄膜电阻了。相比厚膜电阻(厚膜电阻在手机中更为通用),薄膜电阻精度高,稳定性好,噪声小,TCR小,适合用在高精度的场合。


此外,为了规避其他模块所产生的高频电磁干扰,有的Hi-Fi手机甚至会用屏蔽罩对DAC和耳放进行屏蔽。
总结
任何事情想做到极致都不简单,Hi-Fi手机设计难度并不小,占用较大的PCB面积,较高的物料成本,容易受到其他模块的电磁干扰,容易出现底噪问题等等。所以将Hi-Fi从手机里“拿出来”,做成数字耳机也是情理之中的事情。
此外,Hi-Fi手机风潮也给了SoC厂商不小的压力,平台的codec芯片变得也怕热水烫,比如高通WCD9385的codec,已具备了122dB的动态范围、108dB的信噪比,其实也算接近Hi-Fi级别了。
其次,TWS耳机是个绕不开的话题,TWS耳机的兴起,一定程度上促进了3.5mm耳机口的消亡。越来越多TWS开始重视音质,并作为卖点。
综和以上原因,Hi-Fi手机退出了历史浪潮,但它陪伴了我们的青春,是最为纯粹的感受。
青春总是肆意的,而在那之后,却受尽社会毒打,在人情世故中变得圆滑和衰老,能够感动人心的东西也变得越来越少。