基于I2C總線控制的音頻處理電路設(shè)計(jì)

由阻抗分壓特性可知濾波器的傳輸函數(shù)：

式中：
由傳輸函數(shù)(4)可知：外接的串連分立電阻電容可實(shí)現(xiàn)高音峰值頻率的設(shè)定；內(nèi)部分壓電阻在I2C總線控制譯碼的作用下控制不同的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)不同的分壓比例決定信號(hào)的增益大小；最上端的交叉開(kāi)關(guān)對(duì)通過(guò)改變?yōu)V波器的輸入和輸出，調(diào)節(jié)整個(gè)電路模塊對(duì)音頻信號(hào)的增強(qiáng)還是衰減。
1．5 輸出通道平衡度調(diào)整設(shè)計(jì)
高性能的音頻處理器要求多聲道輸出驅(qū)動(dòng)不同的音響系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)立體聲效果，這里音頻處理器實(shí)現(xiàn)了4路獨(dú)立的音頻信號(hào)輸出，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)不同的音響，且不同支路的音頻信號(hào)在I2C總線控制下實(shí)現(xiàn)不同的衰減處理，達(dá)到實(shí)現(xiàn)調(diào)整通道之間的平衡度的目的。由結(jié)構(gòu)框圖(圖2)所示，將這四路音頻輸出通路分別稱(chēng)為右前置、右后置、左前置、左后置等。

2 版圖設(shè)計(jì)和測(cè)試結(jié)果
2．1 版圖設(shè)計(jì)
這里設(shè)計(jì)的音頻處理器芯片采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)了低功耗、高性能、低失真度等特點(diǎn)，采用CANDENCE的版圖繪制工具完成了版圖設(shè)計(jì)，整個(gè)版圖如圖10所示。在版圖設(shè)計(jì)中要考慮左右聲道的音頻信號(hào)間的隔離減少聲道之間的串繞影響；同時(shí)注意音頻信號(hào)線同I2C控制線之間的隔離，避免在不同的控制模式下產(chǎn)生噪聲干擾；最后在優(yōu)化性能的同時(shí)盡量?jī)?yōu)化版圖面積減少芯片的成本。

2．2 測(cè)試結(jié)果
這里設(shè)計(jì)的音頻處理器電路經(jīng)流片、封裝、測(cè)試各項(xiàng)指標(biāo)完成且達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)。
測(cè)試說(shuō)明：
(1)增益控制的測(cè)量；通過(guò)微處理器向電路發(fā)送不同的I2C控制命令，在音頻輸入端加頻率為1 kHz、峰峰值為100 mV的正弦信號(hào)，在不同的控制制下測(cè)試輸出節(jié)點(diǎn)的信號(hào)波形峰峰值，利用峰峰值計(jì)算各級(jí)的增益，得到表1的測(cè)試結(jié)果。

(2)高低音頻率響應(yīng)的測(cè)試；通過(guò)微處理發(fā)送命令使得音頻電路處于高低音控制模式，通過(guò)改變輸入信號(hào)的頻率，峰峰值設(shè)定為100 mV的正弦信號(hào)，在不同增益控制級(jí)別下測(cè)試不同頻率信號(hào)下的輸出信號(hào)峰峰值，進(jìn)而計(jì)算該頻率和增益級(jí)別下的增益。利用測(cè)試得到的數(shù)據(jù)繪制頻率響應(yīng)曲線如圖11所示。

3 結(jié) 語(yǔ)
在此詳細(xì)分析了高性能音頻處理器的功能要求．根據(jù)各功能要求設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)各功能要求的電路結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款應(yīng)用于汽車(chē)音響及家用娛樂(lè)音響系統(tǒng)的音頻處理器芯片，該芯片極高的性價(jià)比使其具有廣闊的市場(chǎng)空間。