低成本、高性能SOUND BAR系統(tǒng)電路圖 - 全文

　　電路功能與優(yōu)勢

　　圖1所示電路是一款低成本、高性能SOUNDBAR系統(tǒng)，可接收模擬立體聲音頻信號作為輸入，同時(shí)還能輸出最多8 通道音頻，并單獨(dú)處理每通道的信號。該電路非常適用于小型擴(kuò)展插口和便攜式媒體設(shè)備。該電路具有低功耗和高工作效率，不會(huì)降低音頻質(zhì)量，還能驅(qū)動(dòng)耳機(jī)，而無需額外元件。

　　ADAU1761是一款低功耗、立體聲音頻編解碼器，集成數(shù)字音頻處理（亦稱為SigmaDSP?），具有兩個(gè)ADC，可接收兩個(gè)音頻通道，并利用集成式SigmaDSP?內(nèi)核對其進(jìn)行數(shù)字處理。

　　SigmaDSP處理器針對音頻應(yīng)用優(yōu)化，使用方便的SigmaStudio 開發(fā)軟件可加快開發(fā)速度。利用串行接口， ADAU1761的輸出可發(fā)送多達(dá)八個(gè)數(shù)字音頻數(shù)據(jù)通道至輸出放大器。 ADAU1761允許每通道處理不同的音頻信號，如針對特定揚(yáng)聲器配置調(diào)諧的音量控制、自定義均衡、濾波和空間化效果。 ADAU1761處理模擬音頻，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式信號，驅(qū)動(dòng) SSM2518功率放大器。

　　SSM2518是一款數(shù)字輸入D類音頻功率放大器，可利用每通道2 W的連續(xù)功率，將兩個(gè)音頻通道輸出至4 Ω負(fù)載。 SSM2518的通道映射功能允許選擇接口中可用的特定通道來輸出信號。這一功能使其成為環(huán)繞聲應(yīng)用的理想選擇。

　　圖1. 使用ADAU1761和SSM2518的SOUNDBAR系統(tǒng)（原理示意圖：未顯示所有連接和去耦）

　　電路描述

　　該電路有兩個(gè)主要模塊。第一個(gè)是音頻輸入和處理模塊，由 ADAU1761組成。第二個(gè)是輸出放大器級，由 SSM2518組成。

　　音頻輸入和處理

　　ADAU1761的輸入路徑可同時(shí)接收兩個(gè)通道的單端或差分音頻信號。輸入信號發(fā)送至 ADAU1761的DSP內(nèi)核進(jìn)行處理。使用ADI的SigmaStudio軟件，可建立音頻信號路徑和處理算法。SigmaStudio的內(nèi)置庫允許將不同的處理模塊添加到信號流中。一旦完成編程，用戶便可完全控制不同的模塊（如音量控制、均衡器和濾波器）。該軟件可加快開發(fā)過程，允許設(shè)計(jì)人員通過易于使用的圖形界面快速測試并調(diào)試算法和配置。

　　D類輸出放大器

　　SSM2518D類音頻功率放大器可接收串行數(shù)據(jù)，執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。每個(gè) SSM2518都可利用每通道2 W的連續(xù)功率，將兩個(gè)音頻通道輸出至4 Ω揚(yáng)聲器。該電路使用了 4個(gè) SSM2518，可輸出8通道音頻。通道映射功能讓每個(gè) SSM2518都可自接口輸出兩個(gè)通道的信號。有了這項(xiàng)功能，每個(gè) SSM2518都可輸出不同通道信號。

　　I2C訪問與配置寄存器

　　ADAU1761 和 SSM2518都集成內(nèi)部寄存器，需配置后才可正常工作。 SSM2518具有地址引腳，僅允許兩個(gè)器件在I2C 總線上擁有獨(dú)特地址。4個(gè) SSM2518器件通過驅(qū)動(dòng)其中一個(gè)器件的ADDR引腳至高電平，同時(shí)保持其他三個(gè)器件為低電平完成配置（也可驅(qū)動(dòng)一個(gè)器件至低電平但保持其他器件高電平）。微控制器或主機(jī)使用I2C接口配置該器件的寄存器。具有獨(dú)特地址的器件現(xiàn)在能夠與總線通信，并配置。在其他三個(gè)器件上重復(fù)此過程?？衫孟到y(tǒng)控制器進(jìn)行地址控制；系統(tǒng)控制器控制地址引腳的邏輯電平。

　　串行數(shù)據(jù)接口

　　串行數(shù)據(jù)接口使用I2S或TDM兼容數(shù)據(jù)流傳輸音頻數(shù)據(jù)。傳輸?shù)男盘柊ㄎ?a href="http://wenjunhu.com/tags/時(shí)鐘/" target="_blank">時(shí)鐘（BCLK）、幀時(shí)鐘（LRCLK）和數(shù)據(jù) （SDATA）。 ADAU1761配置為主機(jī)，用作BCLK、LRCLK和 SDATA的信號源，發(fā)送信號至 SSM2518。器件必須同步主機(jī)時(shí)鐘MCLK才能正確工作。通常采用12.288 MHz晶體振蕩器作為主機(jī)時(shí)鐘。 ADAU1761 和 SSM2518的片內(nèi)頻率乘法器/分頻器可產(chǎn)生需要的內(nèi)部時(shí)鐘。時(shí)鐘和信號線路必須遵循特定的布局防護(hù)措施。必須考慮 ADAU1761 和 SSM2518的內(nèi)部電容，以保持時(shí)鐘和信號的完整性?？赡苄枰褂?/p>

　　緩沖器來防止負(fù)載效應(yīng)。

　　串行數(shù)據(jù)信號可配置為I2S、TDM-4或TDM-8以便分別在每個(gè)音頻幀內(nèi)搭載2/4/8路音頻通道。

　　輸出噪聲電壓和信噪比性能

　　為了測量輸出噪聲電壓，可將輸入接地或端接適當(dāng)?shù)淖杩梗⒃诜糯笃鬏敵龆藴y量輸出電壓。使用A加權(quán)濾波器，可在22 Hz至22 kHz帶寬內(nèi)完成電壓測量。所有8個(gè)通道的平均測量噪聲為66 μV rms。在所有通道中，以2 W輸出和 4 Ω負(fù)載為參考的信噪比大于90 dB。

　　輸出功率和失真性能

　　輸出功率和THN+N可通過施加純音輸入，并在放大器輸出端使用音頻分析儀測得。使用1 kHz正弦波作為輸入時(shí)，該電路在2 W額定輸出功率下具有低于1% THD+N的良好性能，如圖2所示。

　　圖2. 輸出功率和THD+N與輸入電壓的關(guān)系

　　頻率響應(yīng)性能

　　通過向輸入端施加一個(gè)固定電壓電平的純正弦波，同時(shí)在 20 Hz至20 kHz音頻頻譜范圍內(nèi)掃描頻率，即可測得頻率響應(yīng)。電壓在輸出端測量，并與1 kHz參考電平作比較。1 kHz 時(shí)的輸出功率設(shè)為2 W。數(shù)據(jù)顯示不同頻率下的輸出變化小于±0.5 dB。頻譜范圍內(nèi)的THD+N同樣小于1%，如圖3所示。

　　圖3. 輸出功率和THD+N與輸入頻率的關(guān)系

　　常見變化

　　本電路還可采用其他SigmaDSP處理器通過I2S/串行數(shù)據(jù)端口進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)支持TDM。根據(jù)具體應(yīng)用和用戶的要求，可用 AD1940、 AD1941、ADAU1401A、 ADAU144x 和 ADAU170x系列器件代替 ADAU1761。所有器件均支持串行數(shù)據(jù)輸出和8通道TDM，但存儲(chǔ)器尺寸、處理功率和輸入/ 輸出接口各不相同。 ADAU1461的功能與 ADAU1761相同，但前者通過汽車應(yīng)用認(rèn)證。

　　ADAU1761還可處理模擬差分音頻信號，并可輸出至放大器。若用戶僅需使用2個(gè)或4個(gè)通道，則可修改該電路，移除多余的多余的SSM2518器件，并改變寄存器配置。 SSM2519 和 SSM2529 可代替 SSM2518使用。這兩款替代器件均為數(shù)字輸入D類放大器，支持TDM，但每個(gè)器件只有一個(gè)輸出通道。