高清音頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)是什么

為響應(yīng)客戶對頂級音頻質(zhì)量的需求，音頻系統(tǒng)設(shè)計人員正在研究高分辨率或高清（HD）音頻，因為越來越多的中端系統(tǒng)買家需要以前只能在高端系統(tǒng)中使用的高清音頻性能的類型。過去，44.1kHzCD品質(zhì)采樣頻率對于大部分市場來說已足夠，但是今天（和可以預(yù)見的將來），高保真聲音的需求只會繼續(xù)增長。

根據(jù)專業(yè)和消費類音頻設(shè)備公司，更高的采樣頻率捕獲并再現(xiàn)更廣泛的頻率范圍。大于20kHz音頻頻率的再現(xiàn)，包括超高頻諧波，給出了聲音（特別是聲學樂器）的微妙組成部分的特性。據(jù)這些音頻設(shè)備公司介紹，有一些技術(shù)優(yōu)點使其值得轉(zhuǎn)向更高的采樣頻率，例如由于在數(shù)模轉(zhuǎn)換或模數(shù)轉(zhuǎn)換期間采用的陡峭濾波器來減少不必要的副作用。

簡單地選擇一個現(xiàn)成的音樂播放器將不會兌現(xiàn)高分辨率音頻的承諾，這需要專門的硬件來真正享受其豐富內(nèi)涵和微妙之處。當然，并非每個音頻文件或媒體都被錄制在高清音頻中。

設(shè)計高清音頻系統(tǒng)

與每個高性能設(shè)計一樣，采用全系統(tǒng)的方式處理整個音頻信號鏈，確保了強大和高性能的解決方案。因為音頻信號鏈中的每一個環(huán)節(jié)都很重要，確保它沒有最弱的環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)必須能夠滿足所有設(shè)計目標規(guī)格，如性能、成本、上市時間和易用性。圖1所示為HD系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。

圖1：高清音頻系統(tǒng)

電源管理模塊為Wi-Fi?揚聲器電路提供正確的功率電平。假設(shè)應(yīng)用由系統(tǒng)供電（而非電池供電），并且取決于輸出功率，電源不僅需要提供滿足系統(tǒng)功率要求所需的電壓和電流；它還需要提供干凈穩(wěn)定的電源軌，以防止任何電源噪聲進入音頻系統(tǒng)并降低音頻質(zhì)量。

連接模塊通過計算機、智能手機、平板電腦或支持無線功能的產(chǎn)品使用Wi-Fi或Bluetooth?向系統(tǒng)提供無線通信。標準藍牙模塊今天為便攜式音頻系統(tǒng)提供一體式解決方案，因為它們本身支持無線和有線音頻。但是由于無損高分辨率音頻流需要更高的帶寬，它們的有限帶寬構(gòu)成了潛在的瓶頸。新的藍牙音頻編碼技術(shù)承諾增加帶寬，以支持高清音頻。

另一方面，Wi-Fi包括更大的網(wǎng)絡(luò)容量、強大的信令和更廣泛的無線射頻范圍。其增加的帶寬容量和系統(tǒng)吞吐量使其更適合于高清音頻應(yīng)用。

處理器執(zhí)行各種音頻處理功能，如解碼和信號均衡，同時也處理Wi-Fi和/或藍牙通信軟件堆棧。過去，CD品質(zhì)的采樣頻率可能已足夠。但是今天的高保真音頻系統(tǒng)對信號鏈中的處理器提出了其它要求，因為高保真音質(zhì)要求在24位音樂信號流中提供48kHz至192kHz范圍內(nèi)的采樣率。

音頻模塊包含驅(qū)動系統(tǒng)中揚聲器所需的所有電子設(shè)備。因為來自連接模塊和處理器的信號具有低電壓和低電流能力，因此音頻放大器為信號提供必要的更高電壓和電流能力來驅(qū)動揚聲器系統(tǒng)中的驅(qū)動器。該模塊可以包括用于將來自處理器的數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），并且在數(shù)字域中提供其它音頻處理，以進一步豐富高端系統(tǒng)中的客戶體驗。音頻模塊的另一個關(guān)鍵組件是音頻放大器。

音頻放大器：AB類與D類

為您的高清音頻系統(tǒng)選擇最佳音頻放大器時，您有兩種選擇：AB類或D類。AB類音頻放大器是線性放大器，無需許多外部電子元件。但是它們的效率極低，并且需要以散熱片和風扇的形式進行大量無源或甚至是有源的熱管理。

另一方面，D類音頻放大器是高效的開關(guān)放大器，需要很少的熱管理，但它們需要輸出電感器。

多年來，高清音頻中的放大器是AB類放大器。音頻D類放大器被認為不符合標準，因為它們不符合HD音頻的所有要求；如今不復(fù)存在。TI的最新一代D類放大器通過與數(shù)字引擎建立共生關(guān)系，同時有效地將增強的音頻質(zhì)量傳輸?shù)綋P聲器，提高了高清音頻系統(tǒng)的整體性能和效率。

優(yōu)化高清音頻設(shè)計

具有集成DAC和處理功能的高性能高清音頻放大器，如TI新的TAS5782M，可幫助音頻設(shè)計師大大簡化設(shè)計，降低成本并縮短設(shè)計周期。集成DAC通過提供將音頻放大器直接連接到處理器的方式來幫助降低系統(tǒng)復(fù)雜性，確保最大化信號完整性，并減少組件數(shù)量。

集成音頻處理可通過將所有音頻處理卸載到放大器本身中，大大有助于降低主應(yīng)用處理器的成本和計算需求。您可通過降低主處理器的成本和尺寸來進一步降低成本和尺寸。圖2是優(yōu)化的框圖。

圖2：優(yōu)化的高清音頻系統(tǒng)

您是否設(shè)計了高清音頻系統(tǒng)？若是這樣，什么規(guī)格對您來說最重要？

審核編輯：郭婷