功能框图 - 基于模拟音频连接器的全双工数据流实现方案

　　图3是功能框图。主电路和外围电路都由两块板组成。主电路板A提供电源、通过锁相环生成的时钟，用于数据准备的数字电路，锁定检测和合并的数据调制器/解调器核心模块。该板包含了数据传输系统的主要功能。

　　

　　图3：显示主电路（终端产品设计的手机）和外围电路（终端产品设计的耳机控制器）间功能分区的框图。

　　主电路板B包括应用电路：将数字麦克风信号转换成音频信号的数模转换器、音频放大器、AS3430降噪芯片、滤波器，一个微控制器和一个液晶显示器。

　　外围电路板A包括电源稳压器、同步和数据提取器、数据调制器、控制按钮和主麦克风（用于拾取用户的声音）。外围电路板B包含锁相环和数据操作的控制逻辑。将耳机中两个用来拾取降噪信号的麦克风与外围电路板相连。

　　主电路板上生成的主时钟频率是2MHz。这用来在给外围电路板供电的麦克风通道上调制一个电压在3V左右的锯齿波。外围电路板会产生一个2.2V供电电压；锯齿波电压的下降边缘被外围电路板用来恢复2MHz的时钟。为了保证数字组件在2.2V低电压下正常运行，外围电路板上的晶体管门电路需采用LV/LVC系列。锯齿电压频率控制生成外围电路板工作频率的锁相环的运行。由于主电路板上采用了相同的锁相环电路，因此两个电路板可同步运行，这能够避免传输数据的采样问题。

　　从主电路板向外围电路板传输数据时，锯齿波幅度大小可满足对编码的要求（见图4）。两个幅度可定义“高”和“低”信号；第三个幅度可用于实现同步。采用所选的时钟频率可实现2Mbits/s的上行数据率。

　　

　　图4：电压调制的时序框图。

　　上行传输是通过电压调制实现，但从外围电路板到主电路板的下行数据的传输是利用电流调制来实现。尽管使用相同的麦克风通道，如果电路经过精心设计，上行和下行数据流不会互相影响。首先，在主电路板上将锯齿状波纹注入直流电压的电路必须是低阻抗的，确保电流调制不干扰电压信号。第二，主电路板上的电流解调器对麦克风通道上的电压变化不敏感。另外，外围电路板的电流消耗必须尽量保持不变（至少一个数据帧范围内），因为麦克风通道在提供下行信息的电流编码的同时必须给外围电路板供电。

　　在一个数据帧中，在2MHz主时钟的两个脉冲中间会有8位数据从从设备传送到主电路板（见图5）。这能支持降噪应用在这个演示系统中的部署：

　　

　　图5：电流调制的时序框图。

　　* 前三位表示外围电路上的哪些控制按钮被按下了。

　　* 接下来的三位代表三个数字麦克风（通话麦克风和两个噪音拾取麦克风）。

　　* 最后两位总是“0”和“1”。这对主电路板自动调节解调水平是必要的。 同时这两位被用于锁定跟踪，来证明数据传输是稳定的。

　　下行数据率是6×2Mbit/s=12Mbit/s。

　　对于电流调制而言，无需充电寄生电容，寄生电感也相当低，所以可以轻松实现高频率的数据脉冲。图6表示主电路板上电流解调器输出（蓝绿色）和重新构建的数字数据脉冲（品红色）。黄色信号表示 2MHz的下行数据帧。测量表明整个系统的传输延迟（从外围电路板的数字麦克风输入开始，然后是传输、接收、解调到重建，直到到达接收器的输出）大概是 530ns。这种短暂的延迟表明系统是适合降噪应用的。在降噪应用中延迟必须尽可能的小，为的是确保降噪信号和环境噪音紧密同步。

　　

　　图6：解调（模拟）下行信号。

　　数字麦克风多路复用：不只是演示系统

　　该文章描述的演示系统证明了能够在一个标准3.5音频接口上实现数字多路复用系统。短期内，这项新技术能让手机制造商更好地实现主动降噪技术。奥地利微电子现正在开发的产品包括两部分：一部分与耳机中的麦克风和按键结合在一起，另一部分与移动设备和降噪器件结合在一起。未来，通过3.5毫米音频接口也能在不同的配件中实现中、低数据率的数据通信。