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• 编解码器的架构的主要缺点

• 飞思卡尔半导体的 SGTL5000 编解码器

• 结论：不要低估单个编解码器

1982 年向大众市场推出 CD 是“数字音频”革命的开始。从那以后，对音响设备的期望 - 其音效再生质量，特性，功能和灵活性 - 都有了大幅的提升。对行业提供增强功能和性能发挥作用最大的组件一直是数字信号处理器 (DSP)。这个功能强大的设备，使设计工程师能灵活地实现他们所选择的音频处理功能，并可用很多方式配置这些功能。传统的系统架构用来与 DSP 配对的编解码器，是一种结合了 ADC 和 DAC，能够与 DSP 实现交互的（例如，通过 I2S）设备。受到 DSP 功能和设计团队软件开发资源的制约，这种结构在处理音频所能选择的各种方式方面提供了很大的余地。

但是本文提出了一种架构模型，可以充分顺应在编解码器中实现更加强大的信号处理能力的趋势。如果设计工程师准备牺牲 DSP 架构所给予的灵活性，他们只需编解码器与小型微控制器，即可实现一组固定的音频处理功能。

同样，他们可以使用编解码器提供的音频组件功能，给已经集成了 DSP 的设计增加了新的功能。最新编解码器的音频处理功能，包括音量控制，空间增强，均衡，音频混合和去重音等功能。如果产品规格需要这些功能，那么在编解码器中实现它们可能比在 DSP 中以传统方法实现它们更加便宜更简单。

仅有编解码器的架构的主要缺点是，它将设计师局限在编解码器的固有功能集范围内。然而，与此同时，市场对设计师需求的响应是，提供种类越来越多的含有各种组合功能的编解码器。这里介绍三种这样的设备。

图 1 显示了配置为 1/4 SPDIF 的多路复用器，有模拟立体声输出的 NXP UDA1355H。请注意，复用器中选择的SPDIF 信号也可以传输到 SPDIF 输出，使组件可以使用菊花链，保持数字域音频，维持音频质量。因此，可以很容易地实现 1/(3n+1)多路复用器，其中第 n 个DAC，I2S 或 SPDIF 作为主复用输出。如果这是所需要的全部，通过简单将 SEL_STATIC引脚设置为高（ 静态模式），而不是中（I2C 模式），仅使用 UDA1355H无须微控制器就可以实现。

如图 1 所示，在微控制器模式下使用编解码器，您可以访问静态模式下没有的功能。微控制器可以访问某些参数，如，主音量，低音增强，高音增强，谐振低音增强和用于模拟输出的去重音。

来自飞思卡尔半导体的 SGTL5000 编解码器，提供了增强音频功能的不同选择。图 2 显示了使用设备均衡块的应用，可以作为音调控制器，七波段参数均衡器或五波段图形均衡器。
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参数均衡器使用七个连续二阶 IIR 滤波器实现，七个滤波器中的每一个的参数转换为五个 20 位十六进制数字，它们代表滤波器系数，必须加载到正确的寄存器。
参数均衡修改每个波段的增益，频率和带宽（Q）（见图 3）。这意味着它在调整应用程序时表现良好，例如，其中可以消除共振，使扬声器响应变平。

它也非常适合于创建预置均衡器配置文件，例如响度或临场效果，以及适用于特定类型节目材料的配置文件。使用 5 个平行二阶 IIR 滤波器实现图形均衡器，并采用了 5 个固定频率和固定 Q 波段，分别为115Hz、330Hz、990Hz、3kHz 和 9.9kHz。这更适合于实时音调调整，因为仅将 7 位值写入寄存器即可调整每个波段的
增益。

其它功能包括主音量，自动音量控制，环绕立体声和低音增强。SGTL5000 还提供了一个集成的耳机放大器。第三个设备，来自欧胜微电子的 WM8960，是目前编解码器中高水平集成技术的代表。此部分显示在图 4 中，已配置为立体声麦克风和两个立体声线路级源的立体声混频器，带有直接（D 类）扬声器驱动器。它还包括一个片载耳机驱动器，连接 16Ω 负载，功率可达 40mW。

WM8960 提供了全面的内部路由选项，表 1 显示了路由输入有多么灵活。案例 2 描述了图 4 所示的信号路径路由。

请注意，如果需要，输入 1+2 或 1+3 可以作为一个差分对，输入 3 也可同时连接到输入和输出混频器。该组信号表示输入的输出混频器。（黄色阴影区域显示 ADC 和 DAC 断电仍然可以提供的功能。）所有三个通道实现全面的可编程增益水平。

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为了说明设备的操作，让我们来看看表 1 案例 2，如图 4 所示，假设已设置所有的标称增益等级。可在输入 (ADC) 和输出 (DAC) 端控制麦克风和线路级输入 2 混合水平（组信号）。可开启和关闭 3D 增强功能。可通过输出混频器将线路级输入 3 直接馈送至输出的功率放大器。

可以 3dB 步长控制通道 3 的增益，并且可以单独使所有通道静音：通道 1 通过范围放大器的静音命令进行静音，通道 2 通过输入增益放大器的静音命令进行静音，通道 3 通过与输出混频器断开连接进行静音。此外，对于组信号（麦克风和输入 2），可应用软静音和非静音音量控制以及3D 立体声增强功能。可以通过微控制器访问所有这些参数。

结论

通过将信号处理功能集成到设备中，编解码器制造商为音频系统设计师提供一种方法，无需使用 DSP，仅利用编解码器和小型微控制器即可实现有价值的音频构件。好处 -降低原料成本，减少元件数量，简化和精简代码 - 意味着该架构能够得到更多设计的青睐，以较低的成本提供改进的终端产品。

这表明，音频应用设计师应该提出这样的问题：“有什么我会执行的音频处理功能，是无法使用高级编解码器实现的吗？”如果答案是没有，那么用于音频处理的 DSP 的灵活性就完全是一种不必要的浪费。