为满足消费电子制造商的要求,模拟芯片厂商正努力提供具有较低功耗、增强型噪声滤波功能、以及其它特性的音频芯片,以便实现高保真的音效。

在数字电视中,人们已经在使用音频编解码器来完成数字均衡和动态处理等额外的处理任务。为满足制造商降低成本以及增强语音质量的要求,半导体厂商已开始为便携电子应用研发超高集成度的编解码器。

以当前的薄平型LCD和等离子电视系统为应用目标,ADI公司最近推出了三款为补偿空间受限扬声器的音响效果而加入了强大的嵌入式处理引擎的音频处理器:ADAV4101、ADAV4312 和ADAV4322。这三款类属于Advantiv系列的音频处理器内含声音IF解调器和广播立体声解码器,可与ADI公司的D类音频功率放大器相配合,构成满足各种性能和价格目标的先进的电视音频子系统。此外,所构成的子系统还包含线Line I/O模拟接口；模拟广播音频解码输出和扬声器输出；用于HDMI节目源和所有数字陆地和卫星广播的灵活的多格式数字接口；及对音话同步(Lip-synch)延时校正功能和同步功能。

“音频处理器和D类功率级放大器的良好协作,对音频子系统的工程实现是非常重要的。” ADI公司高级电视部产品线主管Martin Cotter说,“ADI公司已经解决了与这个开环接口有关的各种设计难题,消除了pop/click噪声抑制等系统级问题及在物理接口方面的挑战。这些进步缩短了设计周期、降低了系统成本、并向消费者提供了高质量的音频体验。对于新产品更新周期设定为12个月的电视制造商来说,这些特性是非常有帮助的。”

图:ADI公司的音频处理器,带有用于补偿空间受限扬声器的音响效果的嵌入式处理引擎。

ADAV4101、ADAV4312和ADAV4322能完成提供与高清视频质量相配的大音量所需要的所有音频处理任务。此外,这些芯片还带有高性能的多通道24位AD转换器(用于接受来自DVD或VCR播放器和机顶盒的模拟线输入)和DA转换器(用于把模拟音频提供给扬声器或辅助输出的功率放大器)。

在提供标准的电视音频处理的同时,这些器件也可实现全空间均衡、环绕声虚拟化和低频增强等先进的音频特性。

随着CS42324和CS42325数字电视编解码器的推出,Cirrus Logic公司表示其大大降低了在复杂数字电视系统设计中音频信号管理方面所面临的困难。

为适应来自各种输入源的音频信号,许多数字电视音频系统包含外部多路器、运算放大器和输入缓存等许多复杂电路。据Cirrus公司声称,高度集成的CS42324和CS42325可管理所有的音频信号路由,同时消除对大部分外部元件的需要。

CS42324包含一个立体声A/D转换器、一个四通道D/A转换器、一个I/O多路器、多个线电平输入缓存器和输出驱动器,并具有以异步采样速率运行A/D和D/A转换器的能力。在模拟前端,其5:1立体声输入多路器可以让某个待传送的音频信号直接或经数据转换器传送到输出驱动器。CS42324可接收最高到2Vrms的线电平输入,确保符合欧洲SCART标准。六个2Vrms输出驱动器可由立体声D/A转换器或直接由输入来驱动。每个输出通道都使用了Cirrus Logic公司的Popguard技术,据称该技术可以减小伴随单端单源转换器出现的输出暂态效应。

CS42324具有多个独立的串行端口,这允许板上A/D和D/A转换器可在多个异步采样速率下运行。据称这个能力可以简化与管理多个音频流(如来自S/PDIF接收器、存储卡接口、HDMI输入和电视调谐器)有关的系统级设计问题。这款编解码器在一个单一的数字电源和9或12V模拟电源下运行,可实现2Vrms的输入/输出驱动能力,最高可以以24比特分辨率和96kHz采样速率完成先进的多位delta-sigma数据转换。

TI公司前不久也推出了三款面向便携消费设备的音频编解码器:4通道TLV320AIC34、立体声TLV-320AIC33 和TLV320AIC3106,它们可直接与数字和模拟话筒接口,可以接收来自数字话筒的数字比特流或来自传统的模拟话筒的差分或单端输入。

这些器件支持话筒向数字式发展的趋势,它们降低了对电气噪声的易感性并允许在电路板上更灵活地安排编解码器与话筒的相对位置。其它特性还有:集成式PLL；支持小功率头戴听筒、扬声器和回放模式；实现了可数字编程效果,如3D声音、低音部、高音部和去加重。

图:TI公司的四通道TLV320AIC3106,可接收一个数字比特流或一个差分/单端输入信号。

关键的指标包括:采样速率为8到96kHz；D/A和A/D转换的信噪比分别为102dB和92dB；在模拟电源下进行48kHz立体声回放时,TLV320AIC33的功耗为14mW,TLV-320AIC3106和TLV320AIC34的功耗为15mW。TLV320AIC34采用6x6mm BGA封装。TLV320AIC33和TLV-320AIC3106分别采用5x5mm BGA和7x7mm QFN封装。

Leadis技术公司已推出了一系列使用该公司Gmax放大器技术的音频编解码器,据称该技术可提高功率效率、实现同类最佳信噪比并延长便携音频应用的电池寿命。LDS9350和LDS9302L的应用目标为智能移动电话、便携多媒体播放器、便携游戏机、GPS系统和数码相机。

Leadis公司表示,这种基于Gmax的编解码器在静态回放时功耗只有4mW,在典型收听音量下,系统的功耗比同类产品约减少50%,因而,在便携音频应用中,电池寿命可延长一倍。

LDS9350集成了一个低功率且低噪声的立体声编解码器、一个Gmax立体声头戴听筒放大器、一个集成型立体声FM发射器和一个DC/DC转换器。双通道24位D/A转换器在电压下工作,信噪比(达102dB)高于便携产品对音频噪声的要求,采样速率范围可设在每秒8k到192k次之间。这款编解码器提供了包括立体声话筒、立体声线输入和全差分单声道话筒等在内的多个模拟输入通道。其它特性还有可对增益、线输入和话筒输入、话筒偏置进行编程设置,且带有低功率模拟旁路模式。

LDS9350还提供FM发射器功能且无需外部元件。所发射的FM无线电波段可自选,可在全球任何地区使用。传送到发射器的音频信号可以是来自I2S通道的数字信号或来自线输入和立体声话筒输入的模拟信号。片上DC/DC转换器可设置为升压器或分压器,可产生多个系统电压,因而无需外部电压调节器。

LDS9302L也包含Gmax头戴听筒放大器,并具有与LDS9350相同的编解码器功能和性能,但没有片上调频发射器。LDS9302L只需要一个电源,适于电源电压较低的应用。

Wolfson Microelectronics公司提供的WM8350集成了一个高保真音频编解码器和一个功率管理器子系统,是一款面向便携音频和多媒体系统的单芯片产品。据该公司声称,作为Wolfson公司的AudioPlus功率管理产品线的首款产品,WM8350可与先进的多媒体处理器配合使用,其设计思想是在不降低音频性能的前提下提供一种高集成度方案。

片上功能包括一个低功率音频编解码器、一个时钟发生器、四个2MHz和两个1MHz 的DC/DC转换器、四个LDO、一个电池充电器、两个白色LED驱动器和一个辅助性的A/D转换器。与使用单独的编解码器和电源管理芯片的方案相比,WM8350可节省25%的材料成本和50%的占位面积,Wolfson公司表示。

该芯片的指标包括,DAC和ADC的信噪比分别为98 dB和95 dB、总谐波失真分别为-84 dB和-80 dB。另外,该芯片还包含一个用于ADC的可编程高通滤波器、六个模拟输入通道、两个立体声模拟输出通道、两个单声道线输出通道和一个头戴听筒输出通道。

WM8350包含13个用于实现系统功能交替(如苏醒和低功率运行)的可编程GPIO引脚。该器件可针对不同的系统要求通过编程优化对开机、停机和低功率运行次序的控制。

作者:苏美妮