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嵌入式系统中的IIS音频接口技术

时间:2015-03-28  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

L3DATA:处理器接口数据线。
L3MODE:处理器接口模式信号线。
L3CLOCK:处理器接口时钟信号线。
三种控制方式中以I2C最为常见。其中I2C又分为寄存器方式和I/O模拟方式两种,I/O模拟方式的可移植性好,仅I/0模拟方式的I2C驱动又可分为8位、9位、16位,以及是否带子地址、是否可以连读连写、是否要兼容SCCB总线。
2.4 音量控制节点
使用音量调节的地方较多。图2是电感厂家音量控制节点的一般模型。
①处的增益由播放器的音量控制功能决定,最大是0dB。也就是说,最多只能还原出原信号强度。
②和③处的增益由Coded IC自身控制,WM8731没有产生增益功能,②处容易引入信号失真,一般置为O dB,codec加大音量时主要在③处提高增益。
④、⑤处由功放决定,最大也是O dB,便携式功一体电感放通常是电流型,靠放大电流去推动扬声器。
①+②+③三处的增益和超过O dB时,1 kHz的信号就会产生失真,但是大部分音乐的强度都小于1 kHz测试方波时的强度,所以这三项的和可以比O dB略大,但不能太大,否则会引起信号失真。
a.应用程序通过调用waveOutSetVolume,与手工在控制面板中调节音量等效。
b.调节MediaPlay播放器音量时,通过消息跟踪可以判断是否改变了①处的增益,即ARM的DSP数字输出增益。
c.调节控制面板里的音量时,会发现CODEC的功放寄存器值也会改变。猜想是通过IIS总线实现控制相关寄存器,因为在IoControl消息中没有发现通过I2C改写任何寄存器。
通过分析调整音量的方法,有图2所示的5个节点可控制,目的是音量最大失真最小:让①处输出增益最大的情况下,②处PCM Volume置为0 dB(此处放大最容易引入失真),功放置最大时便能获得不失真最大音量了;如果想再增大音量只能牺牲失真度了,人耳最多接收10%THD(Total Hamonic Distortion,总谐波失真),此种情况下主要靠调节③处的增益。

3 提高音量的有效方法
①在C0DEC与功放不可更改的前提下,选择合适的喇叭至关重要(不同的喇叭效顺络电感果大不一样)。口径大小不等,纸盆有深有浅。在选择喇叭时一般要求功放的额定功率是喇叭额定功率的2倍以上,喇叭的实际最大承受功率是其额定输出功率的2~3倍。喇叭的灵敏度参数很重要,一般是O.1 W时85 dB左右,还要看额定功率时的灵敏度。灵敏度用来衡量将电能转换为声音的效率,只讲额定功率不讲额定功率时的灵敏度是没有意义的,额定功率下的低灵敏度无益于电阻丝“发热不出声”。
②提高功放电压,根据P=U·U/R,很小的提升电压,就能获得平方级的功率提升。如由4 V→6V,功率可提高2.25倍。
③改善音腔设计。
④原则上不建议以牺牲保真度来换取音量。如不得已而为之,使用时也要严格控制在THD<10%。
3.1 功放与扬声器的匹配和选择
功放的输出功率一定要大于喇叭的输出功率,否则不但会影响声音效果,而且会加速功放的损坏。如选择的喇叭阻抗比功放的输出阻抗高时,将影响放大器的输出功率;而当喇叭的阻抗过低时(如低于4Ω),使用的功率放大器与额定的输出功率又不相匹配,这种情况共模电感器下失真将增大。如果喇叭的阻抗符合要求,额定功率又比功放的额定功率稍小,失真就相对小,喇叭的声音质量就好。
扬声器的选择:
①口径大,纸盆深,转换效率就高,承受功率也越大;口径小,纸盆过浅,高频响应就不好。
②用手轻按同样口径的纸盆时,比较费力的扬声器谐振频率高,动态范围较大。
③坚硬、密实纸盆的扬声器,高频性能一般较好;粗疏、柔软纸盆的扬声器,音质一般较柔和。
④放大器应该有足够的功率输出,尤其是晶体管放大器。扬声器的最大输出功率应该是其额定功率的3倍以上,并且扬声器的最大输入功率应该等于放大器的输出功率,以保护扬声器的安全。
⑤阻抗匹配是最基本的要求:对于Class D类功效,由于PWM易引起高频干扰,因此还要考虑合适的感抗,以起到滤波作用。如图3所示,线圈的阻抗和感抗组成了一个低通滤波器,理想情况下将阻隔PWM产生的高频谐波干扰。这里选择增益为一3 dB时的频率作为高频的截止点fc=RL/2πL。当阻抗为8Ω时,令截止频率为20kHz,则有L=RL/2πfc=8Ω/(2π×20 kHz)=64μH。8 Ω的便携式扬声器感抗为20~100μH。如果实际感抗>64μH,将限制带通特性;如果实际感抗<64μH,截止频率会>20 Hz,此时又会引入噪声。所以,选择扬声器时感抗要尽量接近64μH;对于AB类功放,则不作严格要求。

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