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• 編解碼器的架構的主要缺點

• 飛思卡爾半導體的 SGTL5000 編解碼器

• 結論：不要低估單個編解碼器

1982 年向大眾市場推出 CD 是“數字音頻”革命的開始。從那以后，對音響設備的期望 - 其音效再生質量，特性，功能和靈活性 - 都有了大幅的提升。對行業提供增強功能和性能發揮作用最大的組件一直是數字信號處理器 (DSP)。這個功能強大的設備，使設計工程師能靈活地實現他們所選擇的音頻處理功能，并可用很多方式配置這些功能。傳統的系統架構用來與 DSP 配對的編解碼器，是一種結合了 ADC 和 DAC，能夠與 DSP 實現交互的（例如，通過 I2S）設備。受到 DSP 功能和設計團隊軟件開發資源的制約，這種結構在處理音頻所能選擇的各種方式方面提供了很大的余地。

但是本文提出了一種架構模型，可以充分順應在編解碼器中實現更加強大的信號處理能力的趨勢。如果設計工程師準備犧牲 DSP 架構所給予的靈活性，他們只需編解碼器與小型微控制器，即可實現一組固定的音頻處理功能。

同樣，他們可以使用編解碼器提供的音頻組件功能，給已經集成了 DSP 的設計增加了新的功能。最新編解碼器的音頻處理功能，包括音量控制，空間增強，均衡，音頻混合和去重音等功能。如果產品規格需要這些功能，那么在編解碼器中實現它們可能比在 DSP 中以傳統方法實現它們更加便宜更簡單。

僅有編解碼器的架構的主要缺點是，它將設計師局限在編解碼器的固有功能集范圍內。然而，與此同時，市場對設計師需求的響應是，提供種類越來越多的含有各種組合功能的編解碼器。這里介紹三種這樣的設備。

圖 1 顯示了配置為 1/4 SPDIF 的多路復用器，有模擬立體聲輸出的 NXP UDA1355H。請注意，復用器中選擇的SPDIF 信號也可以傳輸到 SPDIF 輸出，使組件可以使用菊花鏈，保持數字域音頻，維持音頻質量。因此，可以很容易地實現 1/(3n+1)多路復用器，其中第 n 個DAC，I2S 或 SPDIF 作為主復用輸出。如果這是所需要的全部，通過簡單將 SEL_STATIC引腳設置為高（ 靜態模式），而不是中（I2C 模式），僅使用 UDA1355H無須微控制器就可以實現。

如圖 1 所示，在微控制器模式下使用編解碼器，您可以訪問靜態模式下沒有的功能。微控制器可以訪問某些參數，如，主音量，低音增強，高音增強，諧振低音增強和用于模擬輸出的去重音。

來自飛思卡爾半導體的 SGTL5000 編解碼器，提供了增強音頻功能的不同選擇。圖 2 顯示了使用設備均衡塊的應用，可以作為音調控制器，七波段參數均衡器或五波段圖形均衡器。
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參數均衡器使用七個連續二階 IIR 濾波器實現，七個濾波器中的每一個的參數轉換為五個 20 位十六進制數字，它們代表濾波器系數，必須加載到正確的寄存器。
參數均衡修改每個波段的增益，頻率和帶寬（Q）（見圖 3）。這意味著它在調整應用程序時表現良好，例如，其中可以消除共振，使揚聲器響應變平。

它也非常適合于創建預置均衡器配置文件，例如響度或臨場效果，以及適用于特定類型節目材料的配置文件。使用 5 個平行二階 IIR 濾波器實現圖形均衡器，并采用了 5 個固定頻率和固定 Q 波段，分別為115Hz、330Hz、990Hz、3kHz 和 9.9kHz。這更適合于實時音調調整，因為僅將 7 位值寫入寄存器即可調整每個波段的
增益。

其它功能包括主音量，自動音量控制，環繞立體聲和低音增強。SGTL5000 還提供了一個集成的耳機放大器。第三個設備，來自歐勝微電子的 WM8960，是目前編解碼器中高水平集成技術的代表。此部分顯示在圖 4 中，已配置為立體聲麥克風和兩個立體聲線路級源的立體聲混頻器，帶有直接（D 類）揚聲器驅動器。它還包括一個片載耳機驅動器，連接 16Ω 負載，功率可達 40mW。

WM8960 提供了全面的內部路由選項，表 1 顯示了路由輸入有多么靈活。案例 2 描述了圖 4 所示的信號路徑路由。

請注意，如果需要，輸入 1+2 或 1+3 可以作為一個差分對，輸入 3 也可同時連接到輸入和輸出混頻器。該組信號表示輸入的輸出混頻器。（黃色陰影區域顯示 ADC 和 DAC 斷電仍然可以提供的功能。）所有三個通道實現全面的可編程增益水平。

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為了說明設備的操作，讓我們來看看表 1 案例 2，如圖 4 所示，假設已設置所有的標稱增益等級。可在輸入 (ADC) 和輸出 (DAC) 端控制麥克風和線路級輸入 2 混合水平（組信號）。可開啟和關閉 3D 增強功能。可通過輸出混頻器將線路級輸入 3 直接饋送至輸出的功率放大器。

可以 3dB 步長控制通道 3 的增益，并且可以單獨使所有通道靜音：通道 1 通過范圍放大器的靜音命令進行靜音，通道 2 通過輸入增益放大器的靜音命令進行靜音，通道 3 通過與輸出混頻器斷開連接進行靜音。此外，對于組信號（麥克風和輸入 2），可應用軟靜音和非靜音音量控制以及3D 立體聲增強功能。可以通過微控制器訪問所有這些參數。

結論

通過將信號處理功能集成到設備中，編解碼器制造商為音頻系統設計師提供一種方法，無需使用 DSP，僅利用編解碼器和小型微控制器即可實現有價值的音頻構件。好處 -降低原料成本，減少元件數量，簡化和精簡代碼 - 意味著該架構能夠得到更多設計的青睞，以較低的成本提供改進的終端產品。

這表明，音頻應用設計師應該提出這樣的問題：“有什么我會執行的音頻處理功能，是無法使用高級編解碼器實現的嗎？”如果答案是沒有，那么用于音頻處理的 DSP 的靈活性就完全是一種不必要的浪費。