最近几年,便携式多媒体播放器已经成为带动整个消费电子走强的主力军。虽然2007年的全球MP3市场增速放缓,但能提供高品质音频质量的MP3依然是消费者的心头好。由此显示消费者已经由单纯追求播放能力变为追求高品质体验。这也对开发便携式多媒体播放器的设计工程师提出了新的挑战。针对这个趋势,我们在电子工程专辑媒体播放器网站开设了《便携式多媒体播放器音频设计》的专题讨论,并邀请了矽玛特(SigmaTel)应用工程师经理孔一星先生担任论坛嘉宾,与工程师一起探讨便携式多媒体播放器音频设计的难点与解决之道。在此,我们将一些精彩观点摘出,以使更多的工程师受益。
一、怎样处理输入限幅？
工程师“小赖”碰到的一个设计难题是:目前,由于要适应不同MP3,所以一般设计都把灵敏度做的比较高,但在大信号输出设备(如IPOD)时在某些歌曲中却又会因信号过大而使电池(诺基亚7210的电池)输出电流太大而保护,针对这个问题该如何对输入的信号进行限幅？
针对这个问题,嘉宾孔一星建议通过2个方法来解决:1、加一个电阻分压器来限制最大输入电平,但他指出这个方法对有多个输入源的设计不好。2、加一个AGC电路来自动调节输入电平。
但是工程师“石头3”对增加AGC电路的方法提出质疑,他指出:“采用ALC/AGC要小心设定控制范围和启动、恢复时间。对于音乐信号,我是不太赞成用ALC/AGC,因为它会缩小音乐的动态范围,改变音乐原本的意境。 如果可能,建议通过检测最大音乐幅度来自动设定数字电位器的衰减量,这样经过几次“阶跃”后,音乐就可以原汁原味地重放出来了。但是变化范围一定要尽量小,所以首先做的是要广泛测量音源电平。”并强调:“一定不要‘采用调节电池保护电流的方法’!这样会出现破音。”
工程师“朱一波”表示:“如果要兼容绝大多数的音频播放器,最好的办法就是做DC-DC提高放大器的供电电压,然后把放大器的增益设大,这样无论小幅信号还是大幅信号,都能得到很不错的还原,而且不失真。”
最后,“小赖”采用了AGC电路的方法,但是最大音量时失真有点大,只好由用户自己把音量调小来完成调节,显然,这个方案还不够完美,在此,我们也希望有经验的工程师贡献更好的解决办法。
二、关于待机中的杂音去除
工程师“三只耳”遇到的难题是和TPA1517 音频功率放大器有关,他说每当从待机模式退出时总会听到一些杂音,请问该去除这样的杂音？
对此,嘉宾指出:“杂音产品的原因很多,建议从三点来解决这个问题:1、检查硬件设计,这可能和PCB设计和地线有关系。不好的设计会导致电容耦合并将反馈送到扬声器。2、在下电前TPA1517 的混频器要关掉。3、增加一个开关把扬声器和电路隔离开。
三、音频设计如何入手？
其实,对很多刚入门的工程师来说,他们可能仅仅知道要把一个信号去实现放大,但是在具体的设计中他们面临一连串的问题,例如音频设计如何入门,如何去做设计？应注意哪些关键点等等,针对这个问题,很多资深工程师提出了宝贵建议。
工程师“赵玉忠”提出了音频设计的5步法:1、首先确定电压放大倍数,再确定电流放大
倍数,最后即可达到输出功率要求； 2、确定用分立元件还是集成电路进行设计；
3、考虑好各级输入阻抗匹配及静态工作点； 4、计划好最大失真度,平坦度,带宽；
5、设计好反馈电路、输出保护电路、温度保护电路。
工程师“张许峰”的策略简单而明确:1、从音源到音频输出,信号的放大级数做到最少。
2、信号流程从小到大,不交叉不倒流,注意接地 。
3、选用钱贵的器件。
工程师“朱先生”指出:“音频放大电路设计其实很简单,有电子技术的基础知识就差不多了,但要做好还需要电磁兼容性方面的知识,如果要做到极致那就还需要器件、材料、生产工艺等方面的知识了。”所以,一个小小的设计往往融合了工程师多种知识以及个人的智慧,要使一个设计完美就必须掌握多方面跨学科的知识。
四、关于扬声器和麦克风的接法
工程师“joos”遇到的问题是关于扬声器和麦克风的接法,其要求差分的输入和输出。因为扬声器和麦克风上也都是两线,该如何接扬声器和麦克风？
对此,工程师“James Bai”指出:“这里的差分接法就是,扬声器和麦克风的N端/P端分别接到差分的两路输入的+/-或者两路输出端的+/-,与此对应的单端连接就是P端接到一路输入或输出,N和另一路输入或者输出接地。至于扬声器和麦克风应侧重考虑输出功率和阻抗的匹配。”
在论坛中,工程师们还就左右声道的隔离、E类音频放大器的设计等进行了讨论,有兴趣的朋友可以登陆媒体播放器网站获得相关信息。更多信息,请访问电子工程专辑网站。
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整理: 张国斌
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