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[技術記事] 「積み木」さよなら、awinic SPSTアナログスイッチを巧みに使用して、「スピーカー+受話器」の2in1設計を簡素化する

2026-08-11

スマートフォンなどの携帯機器において、1 平方ミリメートルあたりの内部空間はすべて“一等地と言えます”。5G、マルチカメラ、大容量バッテリーおよび冷却システムの普及に伴い、スマートフォンメーカーは 2 in 1 発声ユニットの活用を成熟させています。つまり、1 つの発声ユニットで 2 つの役割を果たし、回路の切り替えと音響チャンバーの設計により、大出力の外部再生を行いつつ、プライベートな通話ニーズにも対応します。この設計による直接的なメリットはスペースの節約です。しかし、“ハードウェアの削減”は“パフォーマンスの削減”とは異なり、数倍異なる出力を持つ 2 つの動作モードを同一ユニットに担わせることは、音響設計、電力管理、信号切り替えに対して厳しい課題を投げかけます：


出力の動的範囲が極めて大きい：スピーカーモードでは出力が1W~2W(に達し、8Ω/6Ω負荷を駆動)し、瞬時にはさらに6W~7Wに達しますが、受話器モードでは約0.3W~0.5W(で16/24Ω負荷を駆動)するだけで済みます。


ノイズへの感度が劇的に増大：受話器モードの信号振幅はスピーカーモードよりも低く、D級アンプのPWM搬送波、電源リップル、グラウンドノイズに対して極めて敏感であり、“ジージー”という底ノイズが発生しやすくなります。


切り替え時の過渡衝撃：スピーカー/と受話器モードの切り替え時に、MOSFETの電荷注入により“ポッ”というポップノイズが発生し、ユーザー体験に影響を与える可能性があります。


このような背景から、awinic はよりシンプルで、より信頼性の高い切り替えソリューションの探求に取り組みました——。外付けの個別MOSFETから集積型SPSTアナログスイッチへと進化させ、1 つの低歪みかつ高耐圧なアナログスイッチを用いて、出力の不整合と切り替えノイズの問題をエレガントに解決することを目指しています。



AW35331FDR主な特性パラメータ





AW35331FDR標準アプリケーション図



  1. AW35331通常のアプリケーションでは外部に1 個のVCCフィルタコンデンサのみが必要。

  2. ENピン内部にはプルアップ・プルダウン抵抗が存在しないため、外部GPIOで制御する場合は、外部に弱プルダウン抵抗を用意することを推奨します。KΩまたはMΩオーダーで十分であり、GPIOが高インピーダンス状態の際にEN安定した状態を確保するためです。ENピンが外部の高周波信号の干渉を受けないよう、0.1μFフィルタコンデンサを用意することを推奨します。



図1  AW35331FDR標準アプリケーション図


AW35331FDRのサイズはDFN-6L 1.5mm × 1.2mm × 0.4mmであり、外部にはフィルタコンデンサが 1 個のみ必要です。従来の個別部品構成と比較して、部品数は元の10個から2個へ削減され、PCB基板占有面積も25.52mm²から3mm²未満へ縮小され、基板面積は88%節約されます。（実際の効果は具体的なプロジェクトの積層構成によります）



図2  PCBデバイスと占有面積の比較





このソリューションの主な利点


オーディオリンクの実際の応用では、しばしば寄生効果、例えば実際のプリント基板（PCB）上に存在する寄生インダクタンスや寄生容量により生じる負の過渡電圧は避けられず、スイッチはこの過程において信号を損失なく後段の負荷へ伝送することを確保しなければならず、負電圧を伝送できないことによるクリッピングを起こしてはなりません。AW35331サポート正負電圧伝送、これによりオーディオリンク上のクリッピング問題を効果的に回避し、ノイズ現象の発生を防ぎます。


スイッチはオーディオ経路上に位置し、急速に変化するPWM変調波に対処する必要があり、良好なTHD+N性能を得るためには、したがって高速な動的特性と一定のオン抵抗の維持RONが必要であり、△RONが全振幅範囲で最小の偏差を保つことを保証します。パワー管に関しては、パワー管のVGSを一定に維持する必要があります。awinic はCharge pump構造を採用し、バックツーバックのNMOSソース電圧をリアルタイムで検出し、その基础上に固定電圧を重ね合わせることで、VGS電圧を一定に保ち、スイッチのオン抵抗を一定に実現します。





派生アプリケーションソリューション


AW35331FDRその優れた性能により、さらに2 個並列接続アプリケーションシナリオにも適用可能です。2個のAW35331FDRを使用することで単刀双投SPDT機能を実現でき、正負電圧信号の伝送または大電流アプリケーションに使用されます。アプリケーションブロック図は以下の通りです：



図3  2 個のAW35331並列接続による実現SPDTアプリケーション