条形音响设计上的限制和困难解决方案 - 全文

 

　　传统条形音响结构

　　首先，传统的条形音响系统架构简单分为输入接口及转换、数字信号处理器以及输出功率放大器三个部分，如图1所示。

　　

 

　　图1 传统条形音响系统结构

　　输入接口及转换：一个外置的ADC(模数转换器)，把模拟立体声信号转换成数字信号，S/PDIF Rx负责把数字光纤、数字同轴信号进行转换。这样一来，设计上就需要另外的PLL或SRC来支持不同采样频率的信号源。不仅如此，这种设计在EMI及Jitter方面考虑也不理想。

　　数字信号处理器：要求大量存储器支持，需要额外的MCU处理按键或者显示屏的工作，或需要额外DSP来满足虚拟环绕音频修正处理等需求。

　　输出功率放大器：从DSP输出的信号，需要外置DAC及PWM驱动让音频指标降级。PWM控制，纠正困难，同样的，在EMI方面考虑也不甚理想。如果是带有无线低音炮的系统，还需要DSP中产生低音炮的信号。

　　总的来说，使用传统的条形音响系统架构合计多达十多个元件。

　　D2Audio架构

　　Intersil D2Audio Simply Smarter SoundBar架构和传统的架构比较之后，可以发现D2Audio的架构可以减少总计一半左右的元件数量。D2Audio Simply Smarter SoundBar架构如图2所示。

　　

 

　　图2 Intersil D2Audio Simply Smarter SoundBar架构

　　从这个框图可以看到输入的部分基本上都包含在芯片里面，所以数字的光纤或者都可以由这个芯片处理。内置SRC，支持不同采样频率信号，只需要Flash作为存储器。简单的系统可以不需要用MCU。在DSP方面，架构中包括完整系列DSP：DAE1/3/4/6，能支持不同处理应用需求。可控GPIO支持界面控制，内置PWM驱动，可以直推后级功放，也可以使用DSP调节PWM优化输出指标，提高效率，EMI及音频表现较为理想。Intersil IPS直驱后级，支持不同功率及配置需求。后处理I2S/SPDIF输出满足不同无线内容需求。

　　D2Audio特点

　　• SoC高度集成芯片设计让产品设计更紧密，更简单，更快速，更低的总体成本。

　　•英特矽尔D2Audio自主开发SoundSuiteTM 音频效果增强运算，提供丰富效果处理，同时节省昂贵第三方专利费用。

　　•先进的 DSP 控制编程软件Audio Canvas III让自主设计DSP信号流程变得更加简单，更加灵活，更加快速。

　　•英特矽尔 D2Audio 产品应用广泛，质量稳定。

　　开发工具

　　KS10/11-6T评估板特点：DAE-6/DAE-3作为DSP主控芯片;六路模拟输入;S/PDIF 数字输入，即光纤及同轴;支援IEC60958及IEC61937;六路喇叭放大输出，包括5路卫星喇叭及1路有源低音炮;支持立体声PWMDAC耳机输出;通过DSP的设定，支持5.1独立多声道或2.0、2.1、3.1、4.1虚拟多声道输出;另提供后处理信号源连接无线模块选项;D2Audio IPS集成30W后级功率放大器。

　　KS10/11-6T评估板规格：

　　•功率输出: 卫星喇叭8W×5，8Ω;低音炮: 30W，8Ω

　　•失真THD+N: < 0.5% (20Hz-20kHz, 8Ω, 30W)

　　•信噪比SNR/DNR: > 105dB (unweighted)

　　•频率响应: 20Hz~20kHz，+/- 0.5dB

　　•耳机输出

　　•完整的系统保护监控

　　•效率优化支持“Green Mode”及“Dynatiming”

　　KS10/11-6T评估板应用范围：

　　•平板电视，条形音箱:支持高至5.1声道

　　•电脑多媒体喇叭:支持高至5.1声道

　　•多声道家庭影院:支持高至5.1声道

　　•无线喇叭选项

　　KS10/11-6T评估板软件功能：

　　•多声道解码 (Dolby Digital，DTS，AAC)

　　•多声道虚拟环绕 (D2Audio WideSoundx4)

　　• Audio Canvas III 实时开发工具软件

　　用户可完全自编信号流程，自定义“Shell”创立允许客户自定义 I/O 满足硬件要求;保密复合块(Compound Block)允许客户自定义特殊保密功能模块，个性化调音面板创立允许客户根据要求设计控制面板风格，清晰视窗管理允许设计工程师更有效率操作及减低错误，有自动连接DSP功能。

　　KS10-6T评估板系统方块图如图3所示，其中，并英特矽尔产品有：DAE3/DAE6 D2-92633/92634/71583为数字音频处理控制芯片，ISL8540/ISL8560为高效率、低噪声、支持同步DC/DC的芯片，IPS1 D2-24044-MR为30W×2集成数字后级芯片。

　　

 

　　图3 KS10-6T评估板系统方块图

　　在软件方面，Audio Canvas III开发工具如图4所示，Audio Canvas III具有众多功能模块。DSP 数字信号处理器控制，包括实时DSP资源跟踪处理、大量成熟的音频处理功能库以及用户自定保密复合音频处理模块(custom compound audio processing blocks)。硬件支持控制包括客户硬件平台支持和产品生产环境支持。可配置硬件接口支持(Shell Architecture)包括实时放大器硬件参数控制、独立声道PWM开关延时控制以及独立声道保护及硬件监控配置。

　　

 

　　图4 Audio Canvas III开发工具界面

　　值得注意的是，开发工具具有一些特殊功能。第一个特殊功能是实时DSP资源跟踪处理，这个功能可以提供实时DSP最新可用MIPS资源，允许设计师更简单，更合理地设计信号流程，与此同时，也可以提供实时存储器可用空间。通过实时的资源变化，可以让用户实时根据情况进行设计。第二个特殊功能是用户自定保密复合模块，通过这个功能，用户可以定义一个简单的新模块，用户可以直接使用这个新模块中可调的寄存器。第三个特殊功能是独立声道PWM延时控制，其中包括输出开关延迟时间控制、最小脉宽调节、输出交错延迟控制。

　　无线低音炮配套参考设计ZS100-3如图5所示。由于现在的条形音响主箱体外形很薄，那么低音的表现通常没办法满足需求，所以现在大部分的设计都会外挂一个无线低音炮。DAE-4 DSP芯片通过无线模块可以接收到从主箱体发出的低音炮信号，通过DAE-4增加DSP补偿和低音效果，可以达到100W，10Ω的输出功率。另外，在一些特别的产品里面，通过DSP的调节，可以支持100W、50W和25W三路输出。

　　

 

　　图5 无线低音炮配套参考设计ZS100-3

　　总结

　　新一代条形音响设计的重点考虑因素包括音响的表现，丰富的产品线以满足不同客户不同要求和丰富广泛的软件支持。

　　D2Audio在系统设计的考虑上，最值得关注的是外围元件的减少，当设计变得简单，成本也随之降低了，当设计简单了以后，还有一个好处就是生产出错的问题也可以大大降低。D2Audio可以使客户按照自己的需要、自己的经验简单快速地完成开发设计自己的DSP软件，同时让系统功能更加特别，增加差异化。