概述: 随着手机、MP3、MP4等便携多功能设备市场日渐繁荣,音频解码IC的发展也不断扩大。目前以数字编解码最为常见,这一过程可以通过软件进行,也可以通过硬件进行,或者二者相结合。因为音频在很多系统中并非唯一系统,而往往是其中的子系统,所以软件、硬件结合的应用居多。本文主要讲述的是IDT公司的92HD71B芯片相关资料。
一、音频解码器分类
基于硬件的解码器往往会有软件参与,业界对此也没有严格的定义和界限,大体上可以分成两大类:
狭义的音频解码只是将编码的音频信号进行解码,而不进行任何处理。数字音频应用中,编码的音频信号常常被解码为PCM(脉冲编码调制(格式的信号,然后通过专门的DAC(数模转换器)、线路放大器等电路还原模拟音频信号。这主要用于专业的或者HI-FI设备中,电路相对比较复杂,成本高、性能好。
广义的音频解码器只是整个系统的一个主要部分,其他还包括编码(模拟输入或者再编码)、音源管理(信号存储管理、格式转换等)、音频处理(音源选择、音量控制、前置放大等)等相关电路单元,种类比较多,其又主要包括以下几个方面:
(1)单片型专用解码器,针对特定应用,包含很多特定应用所需要的但与解码器并不相关的功能。最常用的是MP3播放器解码IC和所谓的MP4解码IC,目前其已经包含了管理存储器、录音、存储和播放管理、DAC、系统管理、音频放大器等所有功能,MP4解码IC还包括图像解码功能。
其他的还包括用VCD、DVD、PC、TV、数字广播、手机、数码相机等专用解码器,在这一类解码器中,就功能和成本而言,解码器的功能已经不是主要的了。
(2)包含DAC和ADC的CODEC,即“编解码器”,主要用于音频子系统。
(3)专门为音频解码开发的微处理器,一般不包含DAC,但提供对DAC的管理功能,主要提供存储器管理和与编解码相关的功能,如旱期MP3解决方案就是采用嵌入式微处理器+DAC的结构,模拟音频功率放大有外置的,也有集成于DAC或者微处理器的。
基于硬件的音频解码器具有很高的效率和可靠性,音频编解码性能容易保证,但是不容易升级,适应的音频编码和解码类型也有限,主要用于不依赖电脑的音频、视频播放设备;基于软件的音频解码器则相反,如早期的PC性能还不够高,很多音频编解码功能希望部分依赖硬件来解决,而如今,单就PC音频方面,狭义上的音频解码完全依赖软件ii成大趋势。
音频解码器的种类、名称繁多,对最终应用而言,可以撇开数字转换过程,单关注系统与音频相关的输入与输出,即输入的是什么,输出的是什么,以及输入、输出的音频性能,用“结果法”来理解、衡量它的性能,这对于熟悉模拟音频性能指标的爰好者来说,就变得容易多了。
四种基于硬件的音频解码器IC:92HD71B、AT85C51SND3、WM8941、TLV320A1C31O4,涵盖了数字音频中PC音频、MP3、数码相机、手机和移动音频媒体设备四个领域的应用。
92HD71B是IDT(IntegratedDeviceTechnology,集成器件公司)公司推出的符合Intel公司HDAudio(HighDefinitionAudio,高解析度音频)规范的低功耗四通道系列音频解码器,该系列包含2个ADC(AnalogDigitalConverter,模拟数字转换器)和2个DAC(DigitalAnalogConverter,:模数转换器)通道,提供24位分辨率、支持44.1kHz~192kHz采样率,两个独立的S/PDIF输出通道,符合MicroSOFtWLP3.09规范中关于HDMI/SPDIF的要求,支持数字麦克风输入和插头检测(IC根据插入的插头自动识别设备,不用人工识别插口类型),并且集成了耳机放大器,提供按钮方式的手工音量调节功能)软件则支持12段的图示均衡器、Dolby音效以及WOM和源自SRS的TruSurround音效。
92HD7lB系列是IDT公司收购了SigmaTel(矽玛特)公司的PC音频技术所推出的PC解码器产品,与PC音频解码器领域的领军厂商:台湾的瑞昱公司的系列产品相比,92HD7lB系列在技术上有一定优势,而瑞昱公司则在成本上则更具有优势。92HD7lB系列解码器包含了SigmaTel的PC音频编解码技术,能动态支持多通道的多音频流,能同时进行音频播放和VolP电话通话而互不干扰,低功耗电源管理技术使这个系列的产品不但适合台式机,也适合笔记本电脑产品。92HD71B系列解码器专门对VoIP功能进行了优化,提供对体积小巧的数字麦克风的支持,集成了有助于改善麦克风话音质量的回声消除、话音定向接收、噪声抑制等功能,这些功能也有助于提高语音识别的质量。
92HD71B系列包含三个基本型号,有QFN48和QFP48丙种封装形式,各型号、封装形式之间的引脚兼容。表1列举了该系列的具体型号,表2、3以92HD71B8为例列出了该系列的主要技术参数和性能参数,图1和2是92HD71B系列的外形图。由于92HD71B的引脚众多,实际应用中也只是一个子系统,所以图3只画出了它的内部电路框图和系统应用框图。
表1 92HD7lB 系列的型号列表 (型号后缀字母 P:QFP48封装;N:QFN48封装)
系列 | 模拟输出 | DAC之SNR | 话筒输入 | VREF输出 | 混音器 | 电源 | 具体型号 |
92HD71B53.3V | 4 | 95dB | 2 | 2 | 无 | 5V | 92HD71B5X5P/N |
3.3V | 92HD71B5X3P/N | ||||||
92HD71B7 | 6 | 95dB | 3 | 3 | 有 | 5V | 92HD71B7X5P/N |
3.3V | 92HD71B7X3P/N | ||||||
92HD71B8 | 6 | 103dB | 3 | 3 | 有 | 5V | 92HD71B8X5P/N |
3.3V | 92HD71B8X3P/N |
表2 92HD7lB8的主要技术参数(DVDD=3.3V,AVDD=5V,OdB=1VRMS,TA=25℃)
技术参数 | 典型值 |
数字电源电压(DVDD) | 3.3V |
模拟电源电压范围(AVDD) | 3.3-5V |
工作温度范围 | 0~70℃ |
PSRR(电源抑制比) | 70dB |
模拟输入电平 | 0.1~1VRMS |
模拟输入阻抗 | 50kΩ |
模拟输出之线路输出电平 | 1.OVRMS |
模拟输出之线路输出阻抗 | 150Ω |
模拟输出之320耳机输出功率 | 40mW |
模拟输出之320耳机输出阻抗 | 0.1Ω |
表3 92HD71B8的主要音频性能参数
项目与参数 | 分辨率 | DNR | SNR | THD+N |
DAC(模拟线路输出) | 24 bits | 95dB | 100dB | 80dB |
ADC(模拟线路输入) | 24 bits | 86dB | 86dB | 78dB |
ADC(40dB话筒放大器) | 24 bits | - | 60dB | 55dB |
模拟混音器(线路输入→ADC、线路输出) | - | - | 98dB | 77B |
模拟混音器(DAC→线路输出) | - | - | 98dB | 79B |
模拟混音器(DAC→320 耳机输出) | - | - | 99dB | 72dB |
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