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、增強型噪聲濾波功能、以及其它特性的音頻芯片,以便實現高保真的音效。

在數字電視中,人們已經在使用音頻編解碼器來完成數字均衡和動態處理等額外的處理任務。為滿足制造商降低成本以及增強語音質量的要求,半導體廠商已開始為便攜電子應用研發超高集成度的編解碼器。

以當前的薄平型LCD和等離子電視系統為應用目標,ADI公司最近推出了三款為補償空間受限揚聲器的音響效果而加入了強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含聲音IF解調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,構成滿足各種性能和價格目標的先進的電視音頻子系統。此外,所構成的子系統還包含線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節目源和所有數字陸地和衛星廣播的靈活的多格式數字接口；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作,對音頻子系統的工程實現是非常重要的。” ADI公司高級電視部產品線主管Martin Cotter說,“ADI公司已經解決了與這個開環接口有關的各種設計難題,消除了pop/click噪聲抑制等系統級問題及在物理接口方面的挑戰。這些進步縮短了設計周期、降低了系統成本、并向消費者提供了高質量的音頻體驗。對于新產品更新周期設定為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量相配的大音量所需要的所有音頻處理任務。此外,這些芯片還帶有高性能的多通道24位AD轉換器(用于接受來自DVD或VCR播放器和機頂盒的模擬線輸入)和DA轉換器(用于把模擬音頻提供給揚聲器或輔助輸出的功率放大器)。

在提供標準的電視音頻處理的同時,這些器件也可實現全空間均衡、環繞聲虛擬化和低頻增強等先進的音頻特性。

隨著CS42324和CS42325數字電視編解碼器的推出,Cirrus Logic公司表示其大大降低了在復雜數字電視系統設計中音頻信號管理方面所面臨的困難。

為適應來自各種輸入源的音頻信號,許多數字電視音頻系統包含外部多路器、運算放大器和輸入緩存等許多復雜電路。據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轉換器、一個四通道D/A轉換器、一個I/O多路器、多個線電平輸入緩存器和輸出驅動器,并具有以異步采樣速率運行A/D和D/A轉換器的能力。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數據轉換器傳送到輸出驅動器。CS42324可接收最高到2Vrms的線電平輸入,確保符合歐洲SCART標準。六個2Vrms輸出驅動器可由立體聲D/A轉換器或直接由輸入來驅動。每個輸出通道都使用了Cirrus Logic公司的Popguard技術,據稱該技術可以減小伴隨單端單源轉換器出現的輸出暫態效應。

CS42324具有多個獨立的串行端口,這允許板上A/D和D/A轉換器可在多個異步采樣速率下運行。據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輸入和電視調諧器)有關的系統級設計問題。這款編解碼器在一個單一的數字電源和9或12V模擬電源下運行,可實現2Vrms的輸入/輸出驅動能力,最高可以以24比特分辨率和96kHz采樣速率完成先進的多位delta-sigma數據轉換。

TI公司前不久也推出了三款面向便攜消費設備的音頻編解碼器:4通道TLV320AIC34、立體聲TLV-320AIC33 和TLV320AIC3106,它們可直接與數字和模擬話筒接口,可以接收來自數字話筒的數字比特流或來自傳統的模擬話筒的差分或單端輸入。

這些器件支持話筒向數字式發展的趨勢,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；實現了可數字編程效果,如3D聲音、低音部、高音部和去加重。

圖:TI公司的四通道TLV320AIC3106,可接收一個數字比特流或一個差分/單端輸入信號。

關鍵的指標包括:采樣速率為8到96kHz；D/A和A/D轉換的信噪比分別為102dB和92dB；在模擬電源下進行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技術公司已推出了一系列使用該公司Gmax放大器技術的音頻編解碼器,據稱該技術可提高功率效率、實現同類最佳信噪比并延長便攜音頻應用的電池壽命。LDS9350和LDS9302L的應用目標為智能移動電話、便攜多媒體播放器、便攜游戲機、GPS系統和數碼相機。

Leadis公司表示,這種基于Gmax的編解碼器在靜態回放時功耗只有4mW,在典型收聽音量下,系統的功耗比同類產品約減少50%,因而,在便攜音頻應用中,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發射器和一個DC/DC轉換器。雙通道24位D/A轉換器在電壓下工作,信噪比(達102dB)高于便攜產品對音頻噪聲的要求,采樣速率范圍可設在每秒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、話筒偏置進行編程設置,且帶有低功率模擬旁路模式。

LDS9350還提供FM發射器功能且無需外部元件。所發射的FM無線電波段可自選,可在全球任何地區使用。傳送到發射器的音頻信號可以是來自I2S通道的數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轉換器可設置為升壓器或分壓器,可產生多個系統電壓,因而無需外部電壓調節器。

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,但沒有片上調頻發射器。LDS9302L只需要一個電源,適于電源電壓較低的應用。

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,是一款面向便攜音頻和多媒體系統的單芯片產品。據該公司聲稱,作為Wolfson公司的AudioPlus功率管理產品線的首款產品,WM8350可與先進的多媒體處理器配合使用,其設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、一個時鐘發生器、四個2MHz和兩個1MHz 的DC/DC轉換器、四個LDO、一個電池充電器、兩個白色LED驅動器和一個輔助性的A/D轉換器。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個用于實現系統功能交替(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要求通過編程優化對開機、停機和低功率運行次序的控制。

作者:蘇美妮