智能手機(jī)中的音頻設(shè)計(jì)

　　音頻接口

　　音頻接口是智能型手機(jī)設(shè)計(jì)者需考慮的重要議題。數(shù)字語(yǔ)音一般采用PCM(Pulse Code Modulation)接口，而Hi-Fi立體聲則采用串行I2S(Inter-IC Sound)接口或AC97接口。I2S是飛利浦公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)，是目前消費(fèi)性音頻產(chǎn)品中常用的接口;AC?7則是英特爾公司用于提升個(gè)人計(jì)算機(jī)音效、降低噪音的規(guī)格，由于在1997年制訂，因此稱(chēng)為AC97。

　　因此，為特定應(yīng)用而量身定制一套整合性的解決方案是較理想的作法。在SoC的技術(shù)趨勢(shì)下，已有一些廠商將立體聲數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)或編譯碼器(CODEC)整合到特定功能的IC當(dāng)中。不過(guò)，有些功能適合整合在一起，有些則可能得到反效果。

　　舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)廠商將電源管理和音頻處理功能整合在一起時(shí)，通常得在音質(zhì)的部分做妥協(xié)，因?yàn)殡娫捶€(wěn)壓器(regulator) 所產(chǎn)生的噪音會(huì)干擾到附近的音頻路徑;若將音頻功能整合到數(shù)字IC中也有困難，因?yàn)閷?duì)于Hi-Fi的組件來(lái)說(shuō)，需要用到0.35mm的工藝來(lái)讓混合訊號(hào)處理得到最佳化效能，但目前數(shù)字邏輯方面的應(yīng)用已朝0.18mm以下的更高工藝發(fā)展。以上述兩種整合性的芯片策略來(lái)說(shuō)，要讓兩種不同的電路同時(shí)存在于一個(gè)芯片當(dāng)中，其最終的芯片尺寸可能也會(huì)大到難以接受。

　　此外，揚(yáng)聲器功率放大機(jī)(louDSPeaker amplifier)特別難被整合。它所產(chǎn)生的熱是一個(gè)問(wèn)題，需要做散熱處理，因此往往需要另一顆獨(dú)立的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)IC。還有一個(gè)整合上的常見(jiàn)問(wèn)題，也就是為了讓IC盡量做到最小化，可能會(huì)產(chǎn)生模擬輸入或輸出接腳數(shù)目不足的問(wèn)題。

　　專(zhuān)屬的音頻IC可避免這些問(wèn)題，而音頻整合有好幾種方法可以達(dá)成。共享ADC和DAC能減少硬件成本，但卻不能同時(shí)播放或錄制兩種音頻流格式。為個(gè)別功能安排專(zhuān)用的轉(zhuǎn)換器(converter)可以解決這個(gè)問(wèn)題，不過(guò)，此一作法會(huì)增加芯片成本。折中的作法是只共享ADC的部分，但有獨(dú)立的DAC，這樣做的話，當(dāng)電話通信在進(jìn)行時(shí)，也同時(shí)可以播放其它音頻(如播放另一通電話的鈴聲，或播放音樂(lè))，但在通信時(shí)不能同時(shí)進(jìn)行錄音。ADC的耗電可以通過(guò)關(guān)掉一種功能，而以較低取樣速率的方式來(lái)加以控制。因此，為特定應(yīng)用而量身定制一套整合性的解決方案是較理想的作法。在SoC的技術(shù)趨勢(shì)下，已有一些廠商將立體聲數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)或編譯碼器(CODEC)整合到特定功能的IC當(dāng)中。不過(guò)，有些功能適合整合在一起，有些則可能得到反效果。

　　舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)廠商將電源管理和音頻處理功能整合在一起時(shí)，通常得在音質(zhì)的部分做妥協(xié)，因?yàn)殡娫捶€(wěn)壓器(regulator) 所產(chǎn)生的噪音會(huì)干擾到附近的音頻路徑;若將音頻功能整合到數(shù)字IC中也有困難，因?yàn)閷?duì)于Hi-Fi的組件來(lái)說(shuō)，需要用到0.35mm的工藝來(lái)讓混合訊號(hào)處理得到最佳化效能，但目前數(shù)字邏輯方面的應(yīng)用已朝0.18mm以下的更高工藝發(fā)展。以上述兩種整合性的芯片策略來(lái)說(shuō)，要讓兩種不同的電路同時(shí)存在于一個(gè)芯片當(dāng)中，其最終的芯片尺寸可能也會(huì)大到難以接受。

　　此外，揚(yáng)聲器功率放大機(jī)(loudspeaker amplifier)特別難被整合。它所產(chǎn)生的熱是一個(gè)問(wèn)題，需要做散熱處理，因此往往需要另一顆獨(dú)立的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)IC。還有一個(gè)整合上的常見(jiàn)問(wèn)題，也就是為了讓IC盡量做到最小化，可能會(huì)產(chǎn)生模擬輸入或輸出接腳數(shù)目不足的問(wèn)題。

　　專(zhuān)屬的音頻IC可避免這些問(wèn)題，而音頻整合有好幾種方法可以達(dá)成。共享ADC和DAC能減少硬件成本，但卻不能同時(shí)播放或錄制兩種音頻流格式。為個(gè)別功能安排專(zhuān)用的轉(zhuǎn)換器(converter)可以解決這個(gè)問(wèn)題，不過(guò)，此一作法會(huì)增加芯片成本。折中的作法是只共享ADC的部分，但有獨(dú)立的DAC，這樣做的話，當(dāng)電話通信在進(jìn)行時(shí)，也同時(shí)可以播放其它音頻(如播放另一通電話的鈴聲，或播放音樂(lè))，但在通信時(shí)不能同時(shí)進(jìn)行錄音。ADC的耗電可以通過(guò)關(guān)掉一種功能，而以較低取樣速率的方式來(lái)加以控制。

　　在計(jì)算機(jī)的音頻需求上，基本上與消費(fèi)性市場(chǎng)相似，但為了要能播放不同取樣速率(8kHz、44.1kHz、48kHz)下錄音的音樂(lè)文件，所以需要有更有效率和便宜的解決方案，而AC97就具有這樣的特性。在廣義的手持式設(shè)備市場(chǎng)中，三種格式各有其擁護(hù)者：CD、MD、MP3隨身聽(tīng)會(huì)采用I2S接口;移動(dòng)電話會(huì)采用PCM接口;具音頻功能的PDA則使用和PC一樣的AC97編碼格式。

音頻系統(tǒng)整合策略

　　在較早的系統(tǒng)中，通常是將電話與PDA的電路并排放在這個(gè)設(shè)備外殼內(nèi)，其中PCM語(yǔ)音編譯碼由通信處理器來(lái)控制，Hi-Fi立體聲(AC?7或I2S) 的處理則連到另一顆應(yīng)用處理器。在此架構(gòu)中，兩個(gè)音頻子系統(tǒng)之間的整合性還很低，分布式的硬件切換電路除了較占空間、需要額外的外圍組件來(lái)做信號(hào)交換和混音外，也會(huì)帶來(lái)諧波失真(harmonic distortion)等的問(wèn)題。

　　因此，為特定應(yīng)用而量身定制一套整合性的解決方案是較理想的作法。在SoC的技術(shù)趨勢(shì)下，已有一些廠商將立體聲數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)或編譯碼器(CODEC)整合到特定功能的IC當(dāng)中。不過(guò)，有些功能適合整合在一起，有些則可能得到反效果。

　　舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)廠商將電源管理和音頻處理功能整合在一起時(shí)，通常得在音質(zhì)的部分做妥協(xié)，因?yàn)殡娫捶€(wěn)壓器(regulator) 所產(chǎn)生的噪音會(huì)干擾到附近的音頻路徑;若將音頻功能整合到數(shù)字IC中也有困難，因?yàn)閷?duì)于Hi-Fi的組件來(lái)說(shuō)，需要用到0.35mm的工藝來(lái)讓混合訊號(hào)處理得到最佳化效能，但目前數(shù)字邏輯方面的應(yīng)用已朝0.18mm以下的更高工藝發(fā)展。以上述兩種整合性的芯片策略來(lái)說(shuō)，要讓兩種不同的電路同時(shí)存在于一個(gè)芯片當(dāng)中，其最終的芯片尺寸可能也會(huì)大到難以接受。

　　此外，揚(yáng)聲器功率放大機(jī)(louDSPeaker amplifier)特別難被整合。它所產(chǎn)生的熱是一個(gè)問(wèn)題，需要做散熱處理，因此往往需要另一顆獨(dú)立的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)IC。還有一個(gè)整合上的常見(jiàn)問(wèn)題，也就是為了讓IC盡量做到最小化，可能會(huì)產(chǎn)生模擬輸入或輸出接腳數(shù)目不足的問(wèn)題。

　　專(zhuān)屬的音頻IC可避免這些問(wèn)題，而音頻整合有好幾種方法可以達(dá)成。共享ADC和DAC能減少硬件成本，但卻不能同時(shí)播放或錄制兩種音頻流格式。為個(gè)別功能安排專(zhuān)用的轉(zhuǎn)換器(converter)可以解決這個(gè)問(wèn)題，不過(guò)，此一作法會(huì)增加芯片成本。折中的作法是只共享ADC的部分，但有獨(dú)立的DAC，這樣做的話，當(dāng)電話通信在進(jìn)行時(shí)，也同時(shí)可以播放其它音頻(如播放另一通電話的鈴聲，或播放音樂(lè))，但在通信時(shí)不能同時(shí)進(jìn)行錄音。ADC的耗電可以通過(guò)關(guān)掉一種功能，而以較低取樣速率的方式來(lái)加以控制。