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音頻處理對尺寸和功耗要求很高的手機、便攜式媒體播放器、數碼相機、便攜式攝像機、電子玩具和許多其他產品至關重要。此外，GPS 導航設備和智能手機等先進便攜產品，都需要通過設置音頻功能來增值并區別于其他相似產品，這為音頻處理建立了一個不斷擴展的市場。 幾年前，音頻功能需要一個或多個分立式集成電路來處理，尤其是需要真正的Hi-Fi（如超過 96dB 動態范圍）音頻性能時。之前需要的多個不同 IC 現在可以集成在單個 SoC 中，得到了同等的質量，在許多情況下更超過了分立式音頻 IC。這顯著節省了芯片面積，同時降低了功耗，延長了電池的使用時間。最近，全數字“D 類”音頻放大器已成為可集成到 SoC 設計的音頻功能模塊，其功率輸出高達 1 瓦，足以驅動耳機和小型揚聲器。 考慮到實現產品體積小型化，同時集成高質量音頻、延長電池壽命，并以具有競爭力的價格推出產品的壓力，IC 設計人員和終端產品制造商發現將音頻功能集成到其 SoC 設計越來越具有吸引力。當前一流的 SoC 音頻性能對分立式音頻 IC 具有很大的競爭力。 SoC IC 技術概述 SoC 設計人員無需從頭開始，他們可把已開發設計出來的構建模塊拼到一起，在 SoC 上進行信號處理。這些構建模塊被稱為內核，構建這些內核所需的知識產權稱為“IP 核”或“IP”。 SoC 制造工廠或代工廠實現了各種尺寸不斷縮小的半導體技術節點。目前，180nm 和 130nm 技術已經成熟，90nm 和 65nm 節點越來越受歡迎，45nm 和更小的技術節點也即將到來。每個更小的技術節點都代表著一系列新的挑戰。例如，進入深亞微米區要求開發淺溝道隔離（STI）技術，以防止器件元件各部分間的漏電。在深亞微米工藝中提供足夠的靜電放電（ESD）保護非常關鍵，而且比以前更具挑戰性。此外，模擬音頻信號處理極易受到噪聲的影響。隨著越多越多工作在更高時鐘頻率的數字處理加到 SoC，從而能利用更小尺寸工藝的集成能力，日益成為設計人員面臨的越多越巨大的挑戰。 MIPS 科技為 SoC 設計人員提供一系列模擬音頻 IP 產品，其中包括音頻編解碼器、轉換器、放大器和專門用于便攜設備設計人員的其他音頻功能。有時，單個 SoC 很難實現特定功能，設計人員會把各種芯片集成到多芯片模塊（MCM，Multi-Chip Module）或系統級封裝（SiP）中。MIPS 科技的音頻 IP 可以用于所有這些系統設計方法。 動態范圍 “動態范圍”這個術語指的是最大可能的非失真聲音與靜音的比率。高動態范圍是音頻 IC 低噪聲的最好證明——這就證明了它為什么是最重要的音頻規格。標準音頻 CD 的動態范圍是 96dB，這對于消費音頻系統可以說是最卓越的性能了。對于專業音頻應用，在市場上可以找到具有高達 120dB 動態范圍的分立式音頻 IC，然而，如此高的性能對消費電子應用來說往往已超越實際需求，因為功耗和小尺寸都非常重要。 雖然分立式音頻 IC 的編解碼器和放大器等關鍵功能對于任何追求“Hi-Fi”再現音質的產品都是必需的，但現在這些功能可輕松集成到采用先進高性能音頻 IP 的 SoC 設計當中。 MIPS 用于 Hi-Fi 應用的模擬音頻 IP 內核可以實現全 96dB 的動態范圍，適用于各種成本、功耗和尺寸要求。它們是移動電話和便攜式設備非常理想的選擇。 對于真正的發燒友音質的應用，MIPS 的 IP 可幫助 SoC 設計人員實現高達 104dB 的動態范圍，而無需分立式音頻 IC。雖然需要消耗相對多一點的芯片面積和功耗，這種平衡方案對于高端相機、便攜式攝像機、數字電視和機頂盒等應用也頗具價值。 先進的模擬音頻功能 幫助系統設計人員節省電能、改善性能的先進音頻功能使 MIPS 科技公司的模擬音頻 IP 在業界處于獨特地位。這些先進的音頻功能包括： * 超低紋波線性相位數字濾波：具有真正的 Hi-Fi 音質，低于 ±0.02dB 的帶內紋波和低于線性相位 0.1? 的偏差。 * 耳機檢查（電子插座插入檢測器）：如果沒有耳機插入，為什么要為音頻耳機放大器供電呢？不需要的時候，可以切斷放大器電源，而無需額外的插座接線端子，像傳統的“采用比較器的通用輸入輸出（GPIO）機械開關”一樣。 * 無電容輸出（capless）/ 虛擬接地（Phantom ground )/真接地（True-ground)：電容器是許多音頻編解碼器的 IC 和耳機插座之間所需的一種較大的外部元件。設計人員采用直接將 IC 連接到插座的音頻輸出，可節省空間和材料成本。 * 集成鎖相環（PLL）：有利于音頻 IP 與任何系統時鐘協同工作，從 12MHz/24MHz USB 到 27MHz 視頻，包括 GSM 13MHz 時鐘。它甚至還可實現音頻 IP 左右雙聲道的工作，而無需高速主時鐘。 * 抽樣率轉換：允許多時域的同步音頻幀與音頻 IP 的連接。 * 自動電平控制：無論輸入信號強度如何，都有利于錄音電平保持一致。在記錄來自未知強弱的信號源如運動主體時，這是非常有用的。 * 5/10 段音頻均衡器：內置圖形均衡器有助于 SoC 設計人員節省用于關鍵系統任務的非常寶貴的處理器 MOPS。 * 3-D 音頻增強器: 為實現更豐富的音頻效果，增加了偽中心音頻通道 * 麥克風偏置：為駐極體麥克風單元提供無噪聲電源，這樣記錄的信號就可能實現最佳的質量。 * “柔性削峰”：平滑強信號，以避免嚴重的失真。 * 軟增益斜率：平衡不同增益設置的斜率，避免 “zip” 噪聲。 這些功能，連同標準的編解碼器、模數/數模轉換器、混音器/音量控制和放大器功能，構成了完整的“可集成”模擬音頻 IP 系列。設計人員可以根據應用的具體需要選擇所需的功能，在最小的芯片面積上實現這些功能。 按照“你的方式”定制 IP 在 SoC 設計中集成不需要的功能，對成本、芯片面積和功耗來講并不高效。MIPS 科技公司音頻 IP 的明顯優勢在于其能夠根據客戶所需的質量水平量身精確定制這些功能。 這對于材料成本非常敏感的消費電子類產品來說大有裨益，例如，價格低廉的電子玩具，整個產品可能只賣幾美元。隨著設計人員將 D 類音頻功率放大器集成到 SoC，現在的系統設計人員可以實現低功耗、低成本定制 SoC 空前的音頻功能。 對于無需全面編解碼器的系統設計人員而言，MIPS 也為音頻驅動器、數模/模數轉換器授權 IP 恰如其分地提供了他們所需的功能。如果設計人員需要一個 44.1 kHz 的鎖相環（PLL，phase locked loop），MIPS 科技公司就可以針對他們的需求提供。它是為 44.1 kHz（CD 音頻采樣頻率）優化的，而不是通用設計。嵌入式音頻模擬前端、輸出放大器以及需要其中的任何功能 MIPS 科技都可以提供。 當系統產品設計人員設計采用現成的音頻 IC 時，產品的音頻聲譽將歸功于IC 制造商。而在集成音頻 IP 到 SoC 設計的時候，SoC將 憑借其卓越的音質而獲得好評，也就增加了定制 SoC 的價值。 此外，SoC 設計人員可通過集成音頻 IP 控制他們自己的供應鏈。當然，他們也能夠得益于為 SoC 從頭開始設計音頻，但是這會導致上市時間的顯著增加甚至可能產生低劣的性能。 結論 無論是為手機、高性能媒體播放器、相機或廉價玩具設計音頻，MIPS 科技的音頻 IP 都可幫助設計工程師更快更好地實現。之前只能由分立式 IC 實現的 Hi-Fi 音頻要求，包括驅動耳機和小型揚聲器的高效 D 類放大器能力，現在都可以采用 MIPS 模擬音頻 IP 的 SoC 設計來實現。 |
