為滿足消費電子制造商的要求,模擬芯片廠商正努力提供具有較低功耗、增強(qiáng)型噪聲濾波功能、以及其它特性的音頻芯片,以便實現(xiàn)高保真的音效。
在數(shù)字電視中,人們已經(jīng)在使用音頻編解碼器來完成數(shù)字均衡和動態(tài)處理等額外的處理任務(wù)。為滿足制造商降低成本以及增強(qiáng)語音質(zhì)量的要求,半導(dǎo)體廠商已開始為便攜電子應(yīng)用研發(fā)超高集成度的編解碼器。
以當(dāng)前的薄平型LCD和等離子電視系統(tǒng)為應(yīng)用目標(biāo),ADI公司最近推出了三款為補(bǔ)償空間受限揚聲器的音響效果而加入了強(qiáng)大的嵌入式處理引擎的音頻處理器:ADAV4101、ADAV4312 和ADAV4322。這三款類屬于Advantiv系列的音頻處理器內(nèi)含聲音IF解調(diào)器和廣播立體聲解碼器,可與ADI公司的D類音頻功率放大器相配合,構(gòu)成滿足各種性能和價格目標(biāo)的先進(jìn)的電視音頻子系統(tǒng)。此外,所構(gòu)成的子系統(tǒng)還包含線Line I/O模擬接口；模擬廣播音頻解碼輸出和揚聲器輸出；用于HDMI節(jié)目源和所有數(shù)字陸地和衛(wèi)星廣播的靈活的多格式數(shù)字接口；及對音話同步(Lip-synch)延時校正功能和同步功能。
“音頻處理器和D類功率級放大器的良好協(xié)作,對音頻子系統(tǒng)的工程實現(xiàn)是非常重要的。” ADI公司高級電視部產(chǎn)品線主管Martin Cotter說,“ADI公司已經(jīng)解決了與這個開環(huán)接口有關(guān)的各種設(shè)計難題,消除了pop/click噪聲抑制等系統(tǒng)級問題及在物理接口方面的挑戰(zhàn)。這些進(jìn)步縮短了設(shè)計周期、降低了系統(tǒng)成本、并向消費者提供了高質(zhì)量的音頻體驗。對于新產(chǎn)品更新周期設(shè)定為12個月的電視制造商來說,這些特性是非常有幫助的。”
圖:ADI公司的音頻處理器,帶有用于補(bǔ)償空間受限揚聲器的音響效果的嵌入式處理引擎。
ADAV4101、ADAV4312和ADAV4322能完成提供與高清視頻質(zhì)量相配的大音量所需要的所有音頻處理任務(wù)。此外,這些芯片還帶有高性能的多通道24位AD轉(zhuǎn)換器(用于接受來自DVD或VCR播放器和機(jī)頂盒的模擬線輸入)和DA轉(zhuǎn)換器(用于把模擬音頻提供給揚聲器或輔助輸出的功率放大器)。
在提供標(biāo)準(zhǔn)的電視音頻處理的同時,這些器件也可實現(xiàn)全空間均衡、環(huán)繞聲虛擬化和低頻增強(qiáng)等先進(jìn)的音頻特性。
隨著CS42324和CS42325數(shù)字電視編解碼器的推出,Cirrus Logic公司表示其大大降低了在復(fù)雜數(shù)字電視系統(tǒng)設(shè)計中音頻信號管理方面所面臨的困難。
為適應(yīng)來自各種輸入源的音頻信號,許多數(shù)字電視音頻系統(tǒng)包含外部多路器、運算放大器和輸入緩存等許多復(fù)雜電路。據(jù)Cirrus公司聲稱,高度集成的CS42324和CS42325可管理所有的音頻信號路由,同時消除對大部分外部元件的需要。
CS42324包含一個立體聲A/D轉(zhuǎn)換器、一個四通道D/A轉(zhuǎn)換器、一個I/O多路器、多個線電平輸入緩存器和輸出驅(qū)動器,并具有以異步采樣速率運行A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的能力。在模擬前端,其5:1立體聲輸入多路器可以讓某個待傳送的音頻信號直接或經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器傳送到輸出驅(qū)動器。CS42324可接收最高到2Vrms的線電平輸入,確保符合歐洲SCART標(biāo)準(zhǔn)。六個2Vrms輸出驅(qū)動器可由立體聲D/A轉(zhuǎn)換器或直接由輸入來驅(qū)動。每個輸出通道都使用了Cirrus Logic公司的Popguard技術(shù),據(jù)稱該技術(shù)可以減小伴隨單端單源轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)的輸出暫態(tài)效應(yīng)。
CS42324具有多個獨立的串行端口,這允許板上A/D和D/A轉(zhuǎn)換器可在多個異步采樣速率下運行。據(jù)稱這個能力可以簡化與管理多個音頻流(如來自S/PDIF接收器、存儲卡接口、HDMI輸入和電視調(diào)諧器)有關(guān)的系統(tǒng)級設(shè)計問題。這款編解碼器在一個單一的數(shù)字電源和9或12V模擬電源下運行,可實現(xiàn)2Vrms的輸入/輸出驅(qū)動能力,最高可以以24比特分辨率和96kHz采樣速率完成先進(jìn)的多位delta-sigma數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
TI公司前不久也推出了三款面向便攜消費設(shè)備的音頻編解碼器:4通道TLV320AIC34、立體聲TLV-320AIC33 和TLV320AIC3106,它們可直接與數(shù)字和模擬話筒接口,可以接收來自數(shù)字話筒的數(shù)字比特流或來自傳統(tǒng)的模擬話筒的差分或單端輸入。
這些器件支持話筒向數(shù)字式發(fā)展的趨勢,它們降低了對電氣噪聲的易感性并允許在電路板上更靈活地安排編解碼器與話筒的相對位置。其它特性還有:集成式PLL；支持小功率頭戴聽筒、揚聲器和回放模式；實現(xiàn)了可數(shù)字編程效果,如3D聲音、低音部、高音部和去加重。
圖:TI公司的四通道TLV320AIC3106,可接收一個數(shù)字比特流或一個差分/單端輸入信號。
關(guān)鍵的指標(biāo)包括:采樣速率為8到96kHz；D/A和A/D轉(zhuǎn)換的信噪比分別為102dB和92dB；在模擬電源下進(jìn)行48kHz立體聲回放時,TLV320AIC33的功耗為14mW,TLV-320AIC3106和TLV320AIC34的功耗為15mW。TLV320AIC34采用6x6mm BGA封裝。TLV320AIC33和TLV-320AIC3106分別采用5x5mm BGA和7x7mm QFN封裝。
Leadis技術(shù)公司已推出了一系列使用該公司Gmax放大器技術(shù)的音頻編解碼器,據(jù)稱該技術(shù)可提高功率效率、實現(xiàn)同類最佳信噪比并延長便攜音頻應(yīng)用的電池壽命。LDS9350和LDS9302L的應(yīng)用目標(biāo)為智能移動電話、便攜多媒體播放器、便攜游戲機(jī)、GPS系統(tǒng)和數(shù)碼相機(jī)。
Leadis公司表示,這種基于Gmax的編解碼器在靜態(tài)回放時功耗只有4mW,在典型收聽音量下,系統(tǒng)的功耗比同類產(chǎn)品約減少50%,因而,在便攜音頻應(yīng)用中,電池壽命可延長一倍。
LDS9350集成了一個低功率且低噪聲的立體聲編解碼器、一個Gmax立體聲頭戴聽筒放大器、一個集成型立體聲FM發(fā)射器和一個DC/DC轉(zhuǎn)換器。雙通道24位D/A轉(zhuǎn)換器在電壓下工作,信噪比(達(dá)102dB)高于便攜產(chǎn)品對音頻噪聲的要求,采樣速率范圍可設(shè)在每秒8k到192k次之間。這款編解碼器提供了包括立體聲話筒、立體聲線輸入和全差分單聲道話筒等在內(nèi)的多個模擬輸入通道。其它特性還有可對增益、線輸入和話筒輸入、話筒偏置進(jìn)行編程設(shè)置,且?guī)в械凸β誓M旁路模式。
LDS9350還提供FM發(fā)射器功能且無需外部元件。所發(fā)射的FM無線電波段可自選,可在全球任何地區(qū)使用。傳送到發(fā)射器的音頻信號可以是來自I2S通道的數(shù)字信號或來自線輸入和立體聲話筒輸入的模擬信號。片上DC/DC轉(zhuǎn)換器可設(shè)置為升壓器或分壓器,可產(chǎn)生多個系統(tǒng)電壓,因而無需外部電壓調(diào)節(jié)器。
LDS9302L也包含Gmax頭戴聽筒放大器,并具有與LDS9350相同的編解碼器功能和性能,但沒有片上調(diào)頻發(fā)射器。LDS9302L只需要一個電源,適于電源電壓較低的應(yīng)用。
Wolfson Microelectronics公司提供的WM8350集成了一個高保真音頻編解碼器和一個功率管理器子系統(tǒng),是一款面向便攜音頻和多媒體系統(tǒng)的單芯片產(chǎn)品。據(jù)該公司聲稱,作為Wolfson公司的AudioPlus功率管理產(chǎn)品線的首款產(chǎn)品,WM8350可與先進(jìn)的多媒體處理器配合使用,其設(shè)計思想是在不降低音頻性能的前提下提供一種高集成度方案。
片上功能包括一個低功率音頻編解碼器、一個時鐘發(fā)生器、四個2MHz和兩個1MHz 的DC/DC轉(zhuǎn)換器、四個LDO、一個電池充電器、兩個白色LED驅(qū)動器和一個輔助性的A/D轉(zhuǎn)換器。與使用單獨的編解碼器和電源管理芯片的方案相比,WM8350可節(jié)省25%的材料成本和50%的占位面積,Wolfson公司表示。
該芯片的指標(biāo)包括,DAC和ADC的信噪比分別為98 dB和95 dB、總諧波失真分別為-84 dB和-80 dB。另外,該芯片還包含一個用于ADC的可編程高通濾波器、六個模擬輸入通道、兩個立體聲模擬輸出通道、兩個單聲道線輸出通道和一個頭戴聽筒輸出通道。
WM8350包含13個用于實現(xiàn)系統(tǒng)功能交替(如蘇醒和低功率運行)的可編程GPIO引腳。該器件可針對不同的系統(tǒng)要求通過編程優(yōu)化對開機(jī)、停機(jī)和低功率運行次序的控制。
作者:蘇美妮
