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由于手機集成了更多的多媒體功能，其音頻能力也必須提高或改進。雖然語音呼叫可依然使用單聲道且保真度相對較低，但音樂和視頻功能卻需要使用更高的采樣速率來實現高質量的立體聲再現。這兩個音頻流是相互獨立的，但由于兩者共享同一個頭戴耳機、喇叭或麥克風，所以它們必須能夠無縫地協同工作。 同不帶語音流的純多媒體系統相比，這種帶兩套音頻的系統復雜性大大提高。同時，在移動系統的印刷電路板空間、電功率、CPU周期和元件成本等方面，它與其它手機系統一樣受到嚴格的限制。雖然把額外電路集成在現有的IC上所增加的占位面積相對較小，但這可能導致消耗的功率太大或增加的成本太多而令人難以接受。 另一個長期影響手機音頻質量的問題就是干擾。由于RF電路以及數字IC發出電子噪聲而且沒有足夠的空間使音頻電路與這些噪聲源保持較大的物理距離，難以使模擬信號保持“潔凈”。 解決這些問題最好方法是“防”、“治”結合——防：精心設計電路板布局并采用差分連接，從而盡可能減小耦合在音頻信號的噪聲量；治：盡可能濾掉已經夾雜在信號中的噪聲。 建議 * 以差分方式連接麥克風，從而消除噪聲源在攜帶麥克風信號的電路板走線中感應出的電氣噪聲。這種方法在正負信號走線對稱布置并相互接近時(每條走線中感應出的噪聲相同)效果最好。這個技巧對于電容式麥克風(輸出幅度低，對給定量的噪聲信噪比偏小)尤為有用。 * 對語音信號和高保真音頻信號使用由分離的A/D、D/A轉換器和信號處理電路組成的雙音頻電路。這種方式可在節省語音處理功耗的同時保證高保真音頻的質量。如果對這兩類信號使用單個音頻路徑將需要做出不希望的折衷。另外，雙音頻IC也通常帶有兩個單獨的音頻接口，可以不必進行采樣速率轉換。 * 使用數字信號增強技術：比如，在錄音路徑上加入陷波濾波器以消除在GSM電話中由RF功放產生的頻率為217Hz的突發噪聲(burst noise)或其它窄帶噪聲；在回放路徑上，使用高通濾波器來抑制風噪聲和使用動態尖峰壓縮技術來提高小型擴音器的可感測音量。實現這些功能最高效方法通常是使用專用硬件(如音頻IC中的專用硬件)。 * 保證電源潔凈。電源噪聲將對所有模擬電路產生影響且常常是導致音頻性能不佳的根本原因。 * 關注電源去耦。把合適的低ESR電容器放在手機音頻IC的電源引腳附近，這可以使交流噪聲短路。去耦也可以降低電源紋波。 * 在印刷電路板布局中分開模擬地層和數字地層并保證模擬信號走線遠離數字或功率開關走線。 不建議 * 不要用軟件轉換音頻流的采樣速率。采樣速率軟轉換會耗費CPU周期，造成功耗提高、處理速度減慢及系統響應速度變慢。可以使用原本就支持多速率采樣的音頻電路。設計可以使用鎖相環為每個速率產生合適的時鐘信號。符合AC97標準的音頻編解器是另一種支持多速率采樣且高功效的硬件方法。 * 當可以在硬件中完成時不要在軟件中混合音頻流。在模擬域，通常只需對現有的運放電路加入一個電阻就可以實現信號混合而不會額外增加功耗。當要對兩個不同采樣速率的信號流進行混合時，模擬混合可以回避采樣速率轉換問題。 * 在可以使用硬件中斷時不要使用輪詢程序。可以使用硬件中斷讓CPU無需處理諸如檢測耳機插入等實時任務。 * 不要使用共享的電源軌，因為這樣做電源噪聲一定會泄漏到音頻信號中，而這是很糟糕的事。 * 不要從電源直接向電容式麥克風提供偏置電壓。由于偏置電壓中的噪聲在麥克風的前置放大器中被放大，它比在下游電路中產生的熱噪聲更加有害。相反，應使用專用偏置電壓或低通濾波模擬電源。 * 不要以直流方式把語音信號耦合到麥克風的前置放大器中。加入合適的電容器將可以在語音信號進入麥克風的前置放大器之前削弱低頻風噪聲和處理噪聲。這可以防止由于放大器輸出飽和產生的“wump”噪聲并減少對后續的濾波要求。 作者：Wolfson微電子公司 產品工程師Yan Goh |
