數(shù)字化設(shè)備中模擬技術(shù)是與數(shù)字技術(shù)相得益彰

標(biāo)簽：數(shù)字化 模擬技術(shù) 數(shù)字技術(shù)

1、前言

數(shù)字化電子設(shè)備快速而準(zhǔn)確地從我們的周圍環(huán)境收集圖象、語(yǔ)音和音頻數(shù)據(jù)，并在數(shù)字領(lǐng)域內(nèi)管理和控制這些數(shù)據(jù)的能力能引發(fā)任何時(shí)間與任何地點(diǎn)的通信，從而提高了計(jì)算性能。數(shù)字化電子設(shè)備還產(chǎn)生了更可靠和更便宜的醫(yī)用電子設(shè)備，它為多樣性消費(fèi)類設(shè)備帶來(lái)了激動(dòng)人心的、交互式的多媒體內(nèi)容?？傮w來(lái)說(shuō)，上述這些進(jìn)步已經(jīng)將我們生活的世界置于數(shù)字化的控制和管理之中。

2、數(shù)字化電子設(shè)備中的模擬技術(shù)舉足輕重

數(shù)字化電子設(shè)備中數(shù)字技術(shù)所信賴的優(yōu)勢(shì)只有當(dāng)它和模擬技術(shù)的能力一樣好時(shí)才能體現(xiàn)出來(lái)，其模擬技術(shù)能夠正確地將由“1”和“0”表示的數(shù)字信號(hào)還原為人能夠聽到、看到、感覺或感知到的模擬信號(hào)。如果沒有重大而且同步的模擬技術(shù)創(chuàng)新，那么數(shù)字革命的效果可能黯然失色。我們用數(shù)字方式捕獲的信息越多，我們必須轉(zhuǎn)換和還原的數(shù)據(jù)就越多-不論是實(shí)時(shí)的語(yǔ)音傳輸、音頻信號(hào)還是視頻圖象。當(dāng)今，如蜂窩手機(jī)不斷減小外形尺寸并且不斷增加功能設(shè)置，高端汽車音響系統(tǒng)的聲音質(zhì)量以及廣播數(shù)字電視的高清晰度(HD)圖象不僅是智能電路設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造工藝和高性能數(shù)字處理技術(shù)的產(chǎn)物，也是模擬設(shè)計(jì)不斷進(jìn)行創(chuàng)新的產(chǎn)物。例如，高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)能使數(shù)字音頻接收機(jī)通過(guò)增加多個(gè)音頻通道來(lái)提高其性能。但是，每個(gè)新的通道都需要一個(gè)獨(dú)立的功率放大器以便按照人耳容易分辨和舒適的方式驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)，見圖1所示，為此作如下說(shuō)明。

2.1 圖1所示就是全數(shù)字音頻組件以及數(shù)字+模擬音頻的解決方案。

圖1為其組成框圖

為滿足當(dāng)今數(shù)字音頻器件市場(chǎng)設(shè)計(jì)的需求，采用圖1全數(shù)字音頻組件以及數(shù)字十模擬音頻的解決方案?？删幊探M件性能上的優(yōu)越性和設(shè)計(jì)上的適用性，使得設(shè)計(jì)者可以以更具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格去建構(gòu)一個(gè)擁有更多功能、更逼真音效體驗(yàn)的音頻系統(tǒng)。其模擬+數(shù)字信號(hào)處理(DSP)解決方案能是業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)字信號(hào)處理(DSPs)、高性能的模擬器件到邏輯、擴(kuò)展的應(yīng)用軟件組合，都將為從最復(fù)雜的到最簡(jiǎn)單的音頻設(shè)計(jì)給出最可信賴的、精確的、高效能的解決方案。

數(shù)字電子設(shè)備的迅速增長(zhǎng)實(shí)際上更加推動(dòng)了對(duì)模擬IC的需求。在許多情況下，新的數(shù)字產(chǎn)品需要高集成度和高性能模擬IC達(dá)到新的水平，以便能夠轉(zhuǎn)換(見圖2高性能24位，雙/四通道立體聲音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、調(diào)理和穩(wěn)定信號(hào)以及控制和給鏈路供電，從而決定當(dāng)今的高級(jí)系統(tǒng)功能。

2.2 高性能24位，雙/四通道立體聲音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)PCM4202、PCM4204的主要特征。

圖2為PCM4202、PCM4204的組成框圖

PCM4204是專為專業(yè)音頻應(yīng)用而設(shè)計(jì)的高性能、四通道ADC。它支持采樣頻率高達(dá)216kHz的24位線性脈沖編碼調(diào)制(PCM)輸出數(shù)據(jù)。它也可通過(guò)配置而為兩個(gè)通道輸出經(jīng)過(guò)64倍或128倍過(guò)采樣的單比特直接流數(shù)字(DSD)數(shù)據(jù)。PCM4204同時(shí)也是DVD音頻和超級(jí)音頻CD(SACD)錄音應(yīng)用的理想選擇。

應(yīng)用：可在專業(yè)演播室設(shè)備與DVD音頻和超級(jí)音頻CD(SACD)上使用。

實(shí)際上，由于模擬技術(shù)創(chuàng)新使消費(fèi)類終端獲得了數(shù)字產(chǎn)品中的許多功能。值此，從應(yīng)用趨勢(shì)的舉例作說(shuō)明。

3、從應(yīng)用趨勢(shì)的舉例觀察模擬技術(shù)推動(dòng)了和決定了數(shù)字化技術(shù)的前景

3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)的進(jìn)步促使數(shù)碼相機(jī)(DSC)性能提高有了突破

雖然DSP和微控制器(MCU)處理技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)以數(shù)字方式為快速地處理圖象提供了所需的帶寬，但是那些圖象的質(zhì)量依賴數(shù)碼照相機(jī)模擬前端(AFE見圖3的DSC方框圖)中的高性能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的能力來(lái)降低噪聲并且增大動(dòng)態(tài)范圍。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的進(jìn)步還使得AFE解決了其它常見的性能問(wèn)題.例如，降低功耗以延長(zhǎng)電池的工作壽命，提高模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣速率以提高照相機(jī)快門的速度，還有提高圖象傳感器的感光靈敏度以降低高分辨率照相機(jī)對(duì)閃光的要求。

圖3為數(shù)碼照相機(jī)方框圖。從圖3中可看出照相機(jī)模擬前端(AFE)和高速ADC將使DSC性能提高產(chǎn)生突破。

另外，模擬技術(shù)創(chuàng)新不僅僅提高了數(shù)碼照相機(jī)的性能，它還有助于生產(chǎn)出多種新的數(shù)碼照相機(jī)設(shè)計(jì)。例如，模擬技術(shù)和基于微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的傳感器相結(jié)合，為了避免拍出模糊的照片，通過(guò)增加陀螺儀和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)用于補(bǔ)償照相機(jī)的“顫動(dòng)”。

3.2 數(shù)字音頻處理中的音頻編解碼器是DSP的性能充分發(fā)揮的關(guān)鍵

無(wú)論是處理家庭影院應(yīng)用中的杜比5.1通道環(huán)繞立體聲，還是高端汽車系統(tǒng)中的12通道音頻，當(dāng)今的音頻信號(hào)鏈日益數(shù)字化。但是，實(shí)際上，信號(hào)鏈僅僅是名義上“全數(shù)字”而已，因?yàn)榇罅康亩嗤ǖ酪纛l對(duì)模擬技術(shù)提出了新的性能要求。例如，多通道數(shù)字音頻結(jié)構(gòu)中存在固有的數(shù)字信號(hào)處理難題，需要設(shè)計(jì)工程師采用多個(gè)高性能模擬功率放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器(從圖4中可看出)和能夠轉(zhuǎn)換模擬音頻信號(hào)的音頻編解碼器，才能夠不犧牲，或者說(shuō)“放棄”DSP的性能。

3.21 杜比5.1通道環(huán)繞立體聲家庭影院AV接收機(jī)。

圖4為AV接收機(jī)方框圖

該AV終端設(shè)備能夠利用DVD音頻和SACD高質(zhì)量音頻格式格式并不僅提供了最高的性能，還為客戶提供了最經(jīng)濟(jì)的解決方案。。Aureus音頻DSP提供了對(duì)種種音頻解碼格式的處理能力;Burr-Brown音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換產(chǎn)品以其全方位的性能，同時(shí)支持最高端及最廉價(jià)的系統(tǒng)。從圖4看出，它采用多個(gè)高性能模擬功率放大器-立體聲數(shù)字功率調(diào)節(jié)放大控制器TAS5182(為具有更高性能的模擬功放)來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器及能夠轉(zhuǎn)換模擬音頻信號(hào)的音頻編解碼器PCM1850. 故該家庭影院AV接收機(jī)具有貫穿整個(gè)音頻信號(hào)通路的優(yōu)良模擬特性的高速傳輸率。