HUSH立體聲降噪芯片SSM2000的特點(diǎn)功能及方案應(yīng)用

1. 概述

SSM2000是采用具有專利的HUSH電路生產(chǎn)的先進(jìn)的音頻降噪系統(tǒng)。HUSH把動態(tài)濾波器和向下擴(kuò)展器結(jié)合起來，因此效率很高，并且沒有系統(tǒng)常有的噪聲。此外自適應(yīng)閾值電路可檢測額定的信號電平，并可動態(tài)地調(diào)整兩個(gè)閾值，因而不管信號來源是什么都可以提供最優(yōu)結(jié)果。 HUSH實(shí)際上可用于任何音源，包括聲音和視頻磁帶、無線電和電視廣播以及其它有噪聲的音源。SSM2000可以和DolbtB編碼信號源一起使用以產(chǎn)生良好的效果。該電路的一個(gè)主要特點(diǎn)是可直接連接到壓控放大器端口，使用最小的外圍電路就可實(shí)現(xiàn)諸如直流幅度控制、自動電平調(diào)整及壓縮等功能。

SSM2000的主要特點(diǎn)如下：

●噪聲抑制達(dá)25dB；

●單端工作；

●自適應(yīng)閾值可動態(tài)調(diào)整；

●可對DolbyB音源進(jìn)行有效解碼；

●可直接連接VCA控制端；

●具有邏輯可控制的旁路和靜音功能；

●有100dB的動態(tài)范圍（噪聲抑制關(guān)斷時(shí)）；

●總諧波噪聲失真比的典型值為0.02%；

●電源電壓為7～18V。

SSM2000采用24腳小型封裝（SOIC），其封裝外形如圖1所示。NC表示不“連接”。

2. 主要參數(shù)

表1所列為SSM2000的主要電性能參數(shù)。

3. 工作原理與引腳功能

3.1 SSM2000的原理框圖

圖2所示為SSM2000的一個(gè)音頻通道的原理框圖。當(dāng)輸入的音頻信號被處理后，即可提取所需的信號和噪聲的頻率分布和幅度信息。 左右聲道的音頻信號經(jīng)過壓控低通濾波器濾波，再經(jīng)壓控放大器放大后輸出。濾波器和放大器都是低失真的，由它們引起的噪聲是可以忽略的。 壓控濾波器（VCF）的截止頻率可由用戶在1kHz到35kHz之間根據(jù)需要予以設(shè)定。VCA可被設(shè)定為衰減或放大，這可增加SSM2000 的靈活性。使用合適的算法可以得到合適的控制信號，并施加到VCF和VCA上， 這樣可在對信號造成最小損失的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最多達(dá)25dB的噪聲抑制。

3.2 管腳功能描述

SSM2000的引腳功能如下：

LIN，RIN（管腳1，2）：左、右音頻輸入。LIN和RIN都采用單端輸入，輸入阻抗為10kΩ。

VCF電容端（左聲道管腳3、4，右聲道管腳21、22）：包括LVCFC1，2和RVCFC1、2。連接在這些端口的電容器控制著 VCF低通濾波器的范圍。

V+（管腳5）：正電源。

ACOM（管腳6）：音頻電路的內(nèi)部參考地。在單電源應(yīng)用中該端通常接低電位，電位應(yīng)為正電源的一半。

VCA CONTROL PORT（管腳7）：VCA控制端。該端連接壓控放大器電路，除了對壓控放大器檢測器的控制之外，還可以在外部對壓控放大器檢測器的控制之外，還可以在外部對壓控振蕩器的幅度進(jìn)行設(shè)定并對音量進(jìn)行控制。該端口每施加22mV電壓就會產(chǎn)生1dB的幅度衰減，0dB對應(yīng)于150mV。

VCF DET IN（管腳8）：該腳為壓控濾波器控制和噪聲閾值檢測電路的輸入端。推薦在 SUMOUT和VCF IN端使用3極點(diǎn)濾波器。

SUM OUT（管腳9）：該端為左右輸入的合成組合輸出。該組合輸出可以為濾波器和壓控放大器檢測器所使用，以便確定音頻信號的幅度和頻率范圍。

VCF DET TC（管腳10）：壓控放大器電平控制輸入端，輸出電壓用于控制音頻通道中的壓控放大器。推薦在 SUM OUT端和VCA DETIN端使用一單極點(diǎn)的濾波器。

VCF DET TC（管腳11）：壓控濾波器定時(shí)電容端，通常在此端連接一1μF的電容，其目的是控制壓控濾波器的截止頻率的改變速度。

VCA DET TC（管腳12）：壓控放大器定時(shí)電容，該端功能類似于VCF DET TC端。該引腳處應(yīng)連接一33μF的電容，它控制著壓控放大器幅度變化的速率。過高的電容值會產(chǎn)生呼吸式的噪聲，過大的電容值會產(chǎn)生泵發(fā)式的噪聲。

13腳：不用。

DEFAULT THRESHOLD（管腳14）：默認(rèn)噪聲閾值引腳。該腳可用來設(shè)定可能的最大噪聲閾值。在使用最大的噪聲閾值電平時(shí)，為防止出現(xiàn)很高的噪聲，HUSH將對音頻信號進(jìn)行濾波；設(shè)定較低的閾值可防止HUSH芯片衰減已經(jīng)很小的噪聲，以免降低HUSH系統(tǒng)的敏感度。

AUTO THRESHOLD CAP（管腳15）：該端連接的電容用來控制自適應(yīng)噪聲閾值電平的改變速率，推薦使用0.22μF電容。

DEFEAT（管腳16）：“禁止”端，在該端施加5V的電壓信號會“禁止”HUSH降噪系統(tǒng)。施加到該端的電壓應(yīng)以 GND端作為參考。在使用禁止端時(shí)推薦使用標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平進(jìn)行控制。激活禁止端會使芯片內(nèi)部的壓控濾波器檢測器和壓控放大器檢測器分別將最大控制信號送到壓控濾波器和壓控放大器。如果禁止端由帶噪聲的數(shù)字邏輯線時(shí)進(jìn)行控制，應(yīng)采用良好的濾波措施，以免數(shù)字噪聲對SSM2000中的音頻信號產(chǎn)生干擾。

MUTE（管腳17）：靜音端，在該端施加5V電壓會對SSM2000實(shí)施靜音控制。

18腳（管腳18）：未用端。

GND：電源地端。

V-（管腳20）：電源“負(fù)”端。

ROUT和LOUT（管腳23，24）：左右聲道輸出。HUSH芯片的輸出是經(jīng)緩沖的，因此可驅(qū)動一定的負(fù)載。但對于超過2kΩ或300pF的負(fù)載（如揚(yáng)聲器或耳機(jī)），應(yīng)采用附加的緩沖驅(qū)動。

4. 應(yīng)用電路

4.1 典型應(yīng)用

圖3所示為SSM2000的典型應(yīng)用電路。它的13腳與18腳一般懸空，而缺省閾值端（14 腳）一般連接到模擬公共端。

SSM2000通常放置在緊靠音量控制和功率放大器的前面。并應(yīng)盡可能地放在信號鏈路的下面，由于SSM2000在300mV（均方根值）電平時(shí)有最佳的工作效果，因此它應(yīng)該放置在音量控制和功率放大元件之前。圖4為在系統(tǒng)中的位置示意圖。

SSM2000的電源電壓范圍從7V到18V，也可使用穩(wěn)定的±9V電源。實(shí)際上，SSM2000在電源低至4.5V時(shí)還可工作。然而，為確保獲得好的性能，電源電壓應(yīng)在給定的范圍之內(nèi)。

在雙電源應(yīng)用中，ACOM端壓連接到系統(tǒng)地。

V+和V-應(yīng)分別接到對應(yīng)的電源線上，且必須予以良好解耦，推薦使用1μF的鋁電解電容和0.1μF的陶瓷電容。兩個(gè)電源線都應(yīng)該如此解耦。

在單電源方式工作時(shí)，必須產(chǎn)生一虛擬的地電位并把它連接到ACOM端。如圖5所示。虛擬地通常設(shè)定在電源線的中點(diǎn)。為芯片提供的虛擬地必須能夠提供或吸收10mA的電流。使用低成本的OP292即可實(shí)現(xiàn)此功能。

4.2 自動電平調(diào)整

在設(shè)計(jì)上，SSM2000作了許多考慮以方便其它應(yīng)用。由于可直接訪問壓控放大器的增益控制端及幅度和頻率檢測器，因此加上一些外部電路，SSM2000就能夠用一個(gè)直流電平控制兩個(gè)音頻通道而不需把音頻信號引到控制面板上。

自動電平調(diào)整類似于壓縮，但是它不企圖對所有的大幅度音頻信號進(jìn)行衰減，只是在整信號幅度增加一定時(shí)間后（例如1秒）對音頻信號進(jìn)行衰減。自動電平調(diào)整的應(yīng)用電路如圖6所示。

該電路實(shí)際上只是對信號幅度進(jìn)行操作，因此電路的輸入端取自12腳，其輸入信號被增益調(diào)整和電平移位。在運(yùn)算放大器之后，信號通過一正峰值檢測器，再經(jīng)時(shí)間常數(shù)RC進(jìn)行平均。平均后再將信號送到壓控放大器的控制端。

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