德州儀器高清音頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為響應(yīng)客戶對(duì)頂級(jí)音頻質(zhì)量的需求，音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員正在研究高分辨率或高清（HD）音頻，因?yàn)樵絹?lái)越多的中端系統(tǒng)買(mǎi)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(lèi)型。過(guò)去，44.1kHzCD品質(zhì)采樣頻率對(duì)于大部分市場(chǎng)來(lái)說(shuō)已足夠，但是今天（和可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)），高保真聲音的需求只會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。

根據(jù)專(zhuān)業(yè)和消費(fèi)類(lèi)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(xué)樂(lè)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(diǎn)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(lái)減少不必要的副作用。

簡(jiǎn)單地選擇一個(gè)現(xiàn)成的音樂(lè)播放器將不會(huì)兌現(xiàn)高分辨率音頻的承諾，這需要專(zhuān)門(mén)的硬件來(lái)真正享受其豐富內(nèi)涵和微妙之處。當(dāng)然，并非每個(gè)音頻文件或媒體都被錄制在高清音頻中。

設(shè)計(jì)高清音頻系統(tǒng)

與每個(gè)高性能設(shè)計(jì)一樣，采用全系統(tǒng)的方式處理整個(gè)音頻信號(hào)鏈，確保了強(qiáng)大和高性能的解決方案。因?yàn)橐纛l信號(hào)鏈中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都很重要，確保它沒(méi)有最弱的環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)必須能夠滿足所有設(shè)計(jì)目標(biāo)規(guī)格，如性能、成本、上市時(shí)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(yáng)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(jìn)入音頻系統(tǒng)并降低音頻質(zhì)量。

連接模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦或支持無(wú)線功能的產(chǎn)品使用Wi-Fi或Bluetooth?向系統(tǒng)提供無(wú)線通信。標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙模塊今天為便攜式音頻系統(tǒng)提供一體式解決方案，因?yàn)樗鼈儽旧碇С譄o(wú)線和有線音頻。但是由于無(wú)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(lán)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(qiáng)大的信令和更廣泛的無(wú)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(hào)均衡，同時(shí)也處理Wi-Fi和/或藍(lán)牙通信軟件堆棧。過(guò)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(duì)信號(hào)鏈中的處理器提出了其它要求，因?yàn)楦弑Ｕ嬉糍|(zhì)要求在24位音樂(lè)信號(hào)流中提供48kHz至192kHz范圍內(nèi)的采樣率。

音頻模塊包含驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中揚(yáng)聲器所需的所有電子設(shè)備。因?yàn)閬?lái)自連接模塊和處理器的信號(hào)具有低電壓和低電流能力，因此音頻放大器為信號(hào)提供必要的更高電壓和電流能力來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器。該模塊可以包括用于將來(lái)自處理器的數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)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(jìn)一步豐富高端系統(tǒng)中的客戶體驗(yàn)。音頻模塊的另一個(gè)關(guān)鍵組件是音頻放大器。

音頻放大器：AB類(lèi)與D類(lèi)

為您的高清音頻系統(tǒng)選擇最佳音頻放大器時(shí)，您有兩種選擇：AB類(lèi)或D類(lèi)。AB類(lèi)音頻放大器是線性放大器，無(wú)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(fēng)扇的形式進(jìn)行大量無(wú)源或甚至是有源的熱管理。

另一方面，D類(lèi)音頻放大器是高效的開(kāi)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(lái)，高清音頻中的放大器是AB類(lèi)放大器。音頻D類(lèi)放大器被認(rèn)為不符合標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈儾环螲D音頻的所有要求；如今不復(fù)存在。TI的最新一代D類(lèi)放大器通過(guò)與數(shù)字引擎建立共生關(guān)系，同時(shí)有效地將增強(qiáng)的音頻質(zhì)量傳輸?shù)綋P(yáng)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(jì)

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(jì)師大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低成本并縮短設(shè)計(jì)周期。集成DAC通過(guò)提供將音頻放大器直接連接到處理器的方式來(lái)幫助降低系統(tǒng)復(fù)雜性，確保最大化信號(hào)完整性，并減少組件數(shù)量。

集成音頻處理可通過(guò)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(jì)算需求。您可通過(guò)降低主處理器的成本和尺寸來(lái)進(jìn)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)

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