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由于手機(jī)集成了更多的多媒體功能，其音頻能力也必須提高或改進(jìn)。雖然語(yǔ)音呼叫可依然使用單聲道且保真度相對(duì)較低，但音樂(lè)和視頻功能卻需要使用更高的采樣速率來(lái)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的立體聲再現(xiàn)。這兩個(gè)音頻流是相互獨(dú)立的，但由于兩者共享同一個(gè)頭戴耳機(jī)、喇叭或麥克風(fēng)，所以它們必須能夠無(wú)縫地協(xié)同工作。 同不帶語(yǔ)音流的純多媒體系統(tǒng)相比，這種帶兩套音頻的系統(tǒng)復(fù)雜性大大提高。同時(shí)，在移動(dòng)系統(tǒng)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(jī)系統(tǒng)一樣受到嚴(yán)格的限制。雖然把額外電路集成在現(xiàn)有的IC上所增加的占位面積相對(duì)較小，但這可能導(dǎo)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(gè)長(zhǎng)期影響手機(jī)音頻質(zhì)量的問(wèn)題就是干擾。由于RF電路以及數(shù)字IC發(fā)出電子噪聲而且沒(méi)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(hào)保持“潔凈”。 解決這些問(wèn)題最好方法是“防”、“治”結(jié)合——防：精心設(shè)計(jì)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(hào)的噪聲量；治：盡可能濾掉已經(jīng)夾雜在信號(hào)中的噪聲。 建議 * 以差分方式連接麥克風(fēng)，從而消除噪聲源在攜帶麥克風(fēng)信號(hào)的電路板走線中感應(yīng)出的電氣噪聲。這種方法在正負(fù)信號(hào)走線對(duì)稱(chēng)布置并相互接近時(shí)(每條走線中感應(yīng)出的噪聲相同)效果最好。這個(gè)技巧對(duì)于電容式麥克風(fēng)(輸出幅度低，對(duì)給定量的噪聲信噪比偏小)尤為有用。 * 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)和高保真音頻信號(hào)使用由分離的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器和信號(hào)處理電路組成的雙音頻電路。這種方式可在節(jié)省語(yǔ)音處理功耗的同時(shí)保證高保真音頻的質(zhì)量。如果對(duì)這兩類(lèi)信號(hào)使用單個(gè)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(gè)單獨(dú)的音頻接口，可以不必進(jìn)行采樣速率轉(zhuǎn)換。 * 使用數(shù)字信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)：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(chǎn)生的頻率為217Hz的突發(fā)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(lái)抑制風(fēng)噪聲和使用動(dòng)態(tài)尖峰壓縮技術(shù)來(lái)提高小型擴(kuò)音器的可感測(cè)音量。實(shí)現(xiàn)這些功能最高效方法通常是使用專(zhuān)用硬件(如音頻IC中的專(zhuān)用硬件)。 * 保證電源潔凈。電源噪聲將對(duì)所有模擬電路產(chǎn)生影響且常常是導(dǎo)致音頻性能不佳的根本原因。 * 關(guān)注電源去耦。把合適的低ESR電容器放在手機(jī)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(kāi)模擬地層和數(shù)字地層并保證模擬信號(hào)走線遠(yuǎn)離數(shù)字或功率開(kāi)關(guān)走線。 不建議 * 不要用軟件轉(zhuǎn)換音頻流的采樣速率。采樣速率軟轉(zhuǎn)換會(huì)耗費(fèi)CPU周期，造成功耗提高、處理速度減慢及系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢。可以使用原本就支持多速率采樣的音頻電路。設(shè)計(jì)可以使用鎖相環(huán)為每個(gè)速率產(chǎn)生合適的時(shí)鐘信號(hào)。符合AC97標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)可以在硬件中完成時(shí)不要在軟件中混合音頻流。在模擬域，通常只需對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)放電路加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)混合而不會(huì)額外增加功耗。當(dāng)要對(duì)兩個(gè)不同采樣速率的信號(hào)流進(jìn)行混合時(shí)，模擬混合可以回避采樣速率轉(zhuǎn)換問(wèn)題。 * 在可以使用硬件中斷時(shí)不要使用輪詢(xún)程序。可以使用硬件中斷讓CPU無(wú)需處理諸如檢測(cè)耳機(jī)插入等實(shí)時(shí)任務(wù)。 * 不要使用共享的電源軌，因?yàn)檫@樣做電源噪聲一定會(huì)泄漏到音頻信號(hào)中，而這是很糟糕的事。 * 不要從電源直接向電容式麥克風(fēng)提供偏置電壓。由于偏置電壓中的噪聲在麥克風(fēng)的前置放大器中被放大，它比在下游電路中產(chǎn)生的熱噪聲更加有害。相反，應(yīng)使用專(zhuān)用偏置電壓或低通濾波模擬電源。 * 不要以直流方式把語(yǔ)音信號(hào)耦合到麥克風(fēng)的前置放大器中。加入合適的電容器將可以在語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)入麥克風(fēng)的前置放大器之前削弱低頻風(fēng)噪聲和處理噪聲。這可以防止由于放大器輸出飽和產(chǎn)生的“wump”噪聲并減少對(duì)后續(xù)的濾波要求。 作者：Wolfson微電子公司 產(chǎn)品工程師Yan Goh |
