立體聲音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)專用于需要高性能的數(shù)字音頻應(yīng)用,它將模擬信號轉(zhuǎn)成數(shù)字信號。高性能音頻ADC應(yīng)用范圍很廣,包括Hi-Fi媒體播放器系統(tǒng)、舞臺音響系統(tǒng)、外掛音箱解決方案、高清AV/DVD接收機、車載音頻系統(tǒng)以及專業(yè)音頻平臺、AV/DVD刻錄機等。德州儀器(TI)中國區(qū)市場開發(fā)高性能模擬產(chǎn)品銷售工程師信本偉指出:“對于那些數(shù)字音頻源和模擬音頻源相混合的應(yīng)用而言,音頻ADC是必不可少的,2個或2個以上的通道均需要音頻ADC?!?
歐勝公司技術(shù)市場工程師Duncan Macadie則將音頻ADC在不同應(yīng)用中的作用更詳細地描述如下:
1. 在語音系統(tǒng)、AV影像產(chǎn)品等對還原真度有較高要求的應(yīng)用中都需要用到高性能音頻ADC,它能夠使聲音信號更加接近原聲,并降低噪音,從而保障產(chǎn)品的音頻質(zhì)量。
2. 在錄音應(yīng)用方面,需要高性能音頻ADC充當?shù)禁溈孙L的接口。麥克風偏壓、可編程增益放大器和自動電平控制(ALC)等集成功能,可以優(yōu)化輸出到ADC的信號水平,從而增加附加值,幫助降低制造成本及縮小占位面積。
3. 對于具有減噪功能的藍牙耳機,經(jīng)常需要額外的AD轉(zhuǎn)換通道用于減噪功能。無線耳機應(yīng)用存在空間限制,要求使用盡可能小的封裝和最高的集成度。比如憑借較小的外形尺寸、低功耗和集成的麥克風接口,歐勝的ADC技術(shù)最近被一款高性能無線減噪耳機選中。
4. 對于AV接收器、電視和DVD刻錄機等高性能音頻系統(tǒng),需要高性能ADC,以提供模擬音頻輸入連接。通過集成一個多路復(fù)用器、S/PDIF發(fā)射器和增加TDMA功能以支持多個ADC通道共享同樣的數(shù)字總線。
5. 數(shù)碼相機目前通常也需要提供錄像模式和語音備忘錄功能。用戶現(xiàn)在期望在錄音時得到接近CD的音質(zhì)。背景噪音、風噪和來自鏡頭馬達的噪聲可能為系統(tǒng)設(shè)計帶來困難的挑戰(zhàn)。ADC通常集成到編解碼器之中,而編解碼器包含內(nèi)置DSP功能用于執(zhí)行風噪濾波器、可編程陷阱濾波器以及先進的自動電平控制,用于在講話者與麥克風之間的距離未知的情況下使記錄到的信號強度最大。
美國國家半導(dǎo)體亞太區(qū)市場經(jīng)理郭俊杰則補充說道:“在一些要求語音識別的應(yīng)用中,比如硬盤錄像機(DVR)和智能手機等中也要用到音頻ADC?!?那么,不同的應(yīng)用中,應(yīng)該如何選擇音頻ADC呢?
選擇音頻ADC的考量要素
信本偉指出,音頻ADC專門針對音頻信號進行了優(yōu)化,頻率范圍為20Hz~20kHz。其它主要特點還包括:獲取模擬音頻信號和輸出數(shù)字PCM、右對齊、左對齊、I2S、采用過采樣-∑架構(gòu),提高了系統(tǒng)SNR,降低了系統(tǒng)THD,并且能夠去除音頻頻帶的噪聲底限?!霸谶x擇一款A(yù)DC時,最重要的參數(shù)為動態(tài)范圍和THD+N?!彼忉屨f,“因為根據(jù)其系統(tǒng)解決方案要求的動態(tài)范圍和THD+N來選擇適當?shù)腁DC將有助于降低總體成本。如果有多通道要求,那么可以選擇高度集成的多通道ADC,這樣也可節(jié)約材料清單(BOM)成本。”
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Macadie:選擇滿足基本性能要求的ADC可降低總體系統(tǒng)復(fù)雜性、減小外部元件數(shù)量和所占用的PCB空間。U1Vesmc |
然而,Macadie則認為,在消費類產(chǎn)品中,專業(yè)的ADC主要體現(xiàn)在SNR這一參數(shù)上。他解釋,對于電池驅(qū)動的便攜產(chǎn)品,衡量ADC的關(guān)鍵性能參數(shù)是SNR、THD+N、頻率響應(yīng)。由于ADC 可以在不使用的時候斷電,因此快速的pop free加電與斷電非常重要。最大限度地降低功耗可以延長電池工作時間,而小型QFN或者CSP封裝可以確保其占用最小的PCB面積,需要的外部元件數(shù)量最少。麥克風接口、線輸入、ALC和TDMA接口等額外的功能,可以降低總體系統(tǒng)復(fù)雜性。
Macadie接著分析說:“而高性能的消費應(yīng)用對SNR和THD+N兩個參數(shù)要求都較高。高輸入阻抗確保ADC輸入級與線輸入阻抗匹配。能夠直接連接2Vrms或者更高的信號電平的ADC,可以省掉外部電平轉(zhuǎn)換器件。一個集成多路復(fù)用器可以允許同一個ADC處理多個音頻通道?!彼€指出,在此類應(yīng)用中,ADC性能的評測不再限于量化指標,設(shè)計師將開始通過聽音試驗來評估ADC的音質(zhì)?!?
此外,Macadie還認為,用戶在選擇ADC時還需要考慮供應(yīng)商的技術(shù)與銷售支持能力。ADC系統(tǒng)設(shè)計是比較復(fù)雜的,從ADC的平均銷售價格相對高于DAC就可見一斑。為了實現(xiàn)最佳性能,用戶經(jīng)常要求ADC供應(yīng)商提供專家支持。
最后,用戶還要考慮供應(yīng)商的信譽。在混合信號音頻市場,供應(yīng)商通過自己生產(chǎn)可以提供與眾不同的音質(zhì)的產(chǎn)品,并逐漸建立了自己的聲譽。這在專業(yè)的高性能應(yīng)用領(lǐng)域非常重要。
從成本角度來考慮,Macadie提出了一個更新的建議:“我建議選擇一個可以滿足基本系統(tǒng)性能要求的ADC,而其一系列增值特點可以幫助降低總體系統(tǒng)復(fù)雜性、減少外部元件數(shù)量,并減小所占用的PCB空間?!彼又e例解釋說,例如選擇ADC包含2Vrms輸入可以省掉外部電平轉(zhuǎn)換器件,集成TDMA接口允許多個產(chǎn)品共享同一個數(shù)據(jù)總線,內(nèi)部多路復(fù)用器可以減少外部元件數(shù)量,新型先進封裝類型可以顯著減少PCB占用空間。
NSC的郭俊杰則從另一個角度闡述了如何選擇ADC。他認為選擇集成的解決方案非常重要,比如ADC需要與PLL、ADC和DAC集成在一起。他解釋說:“不同的應(yīng)用選擇也不同。有些用戶考慮SNR、分辨率和取樣速率,但有些則會考慮PSRR或DR。由于現(xiàn)在許多應(yīng)用與MP3/MP4錄音有密切聯(lián)系,音質(zhì)將基于最終用戶的選擇。在信號源方面,分辨率和取樣速率將動態(tài)變化,如果看作CD音質(zhì),16位和44.1KHz是標準選擇,但到下一個記錄時,針對較差或較好的音質(zhì),用戶則可能需要較低或較高的分辨率及不同的取樣速率。因此,需要PLL配合ADC來完全任務(wù)?!彼ㄗh用戶在選擇音頻ADC時首先考慮是否是集成方案,然后考慮解決方案尺寸、信號路徑、SNR、PSRR、電源電壓、輸出能力(喇叭、耳機、數(shù)字音頻格式)等。
新產(chǎn)品不斷推出
TI最新推出一款A(yù)DC為PCM4222,這是一款124dB動態(tài)范圍、192KHz、300mW功耗的立體聲高性能ΔΣ音頻ADC。信本偉介紹說:“其優(yōu)點主要有:124dB調(diào)制器輸出實現(xiàn)了最高性能、串行總線上的菊花鏈式多個PCM4220、每個通道的電阻為150m,僅為同類產(chǎn)品的一半?!?
歐勝的音頻ADC產(chǎn)品線很廣,在此推薦具有麥克風前置放大器的單聲道ADC WM8952、具有麥克風輸入的單聲道ADC WM8950、具有4個輸入選擇器的立體聲ADC WM8775以及具有PLL與TDM接口的立體聲ADC WM8953等。
NSC則提供一系列數(shù)字音頻子系統(tǒng),比如其型號為LM4935的音頻子系統(tǒng),具有雙模式立體聲耳機和單聲道高效揚聲器、放大器和多用ADC。
責編:Rain