便携式多媒体播放器音频设计的几个技巧

最近几年，便携式多媒体播放器已经成为带动整个消费电子走强的主力军。虽然2007年的全球MP3市场增速放缓，但能提供高品质音频质量的MP3依然是消费者的心头好。
          由此显示消费者已经由单纯追求播放能力变为追求高品质体验。这也对开发便携式多媒体播放器的设计工程师提出了新的挑战。针对这个趋势，我们在电子工程专辑媒体播放器网站开设了《便携式多媒体播放器音频设计》的专题讨论，并邀请了矽玛特（SigmaTel）应用工程师经理孔一星先生担任论坛嘉宾，与工程师一起探讨便携式多媒体播放器音频设计的难点与解决之道。在此，我们将一些精彩观点摘出，以使更多的工程师受益。
          一、怎样处理输入限幅？
          工程师“小赖”碰到的一个设计难题是：目前，由于要适应不同MP3，所以一般设计都把灵敏度做的比较高，但在大信号输出设备（如IPOD）时在某些歌曲中却又会因信号过大而使电池（诺基亚7210的电池）输出电流太大而保护，针对这个问题该如何对输入的信号进行限幅？
          针对这个问题，嘉宾孔一星建议通过2个方法来解决：1、加一个电阻分压器来限制最大输入电平，但他指出这个方法对有多个输入源的设计不好。2、加一个AGC电路来自动调节输入电平。
          但是工程师“石头3”对增加AGC电路的方法提出质疑，他指出：“采用ALC/AGC要小心设定控制范围和启动、恢复时间。对于音乐信号，我是不太赞成用ALC/AGC，因为它会缩小音乐的动态范围，改变音乐原本的意境。 如果可能，建议通过检测最大音乐幅度来自动设定数字电位器的衰减量，这样经过几次“阶跃”后，音乐就可以原汁原味地重放出来了。但是变化范围一定要尽量小，所以首先做的是要广泛测量音源电平。”并强调：“一定不要‘采用调节电池保护电流的方法’！这样会出现破音。”
          工程师“朱一波”表示：“如果要兼容绝大多数的音频播放器，最好的办法就是做DC-DC提高放大器的供电电压，然后把放大器的增益设大，这样无论小幅信号还是大幅信号，都能得到很不错的还原，而且不失真。”
          最后，“小赖”采用了AGC电路的方法，但是最大音量时失真有点大，只好由用户自己把音量调小来完成调节，显然，这个方案还不够完美，在此，我们也希望有经验的工程师贡献更好的解决办法。
          二、关于待机中的杂音去除
          工程师“三只耳”遇到的难题是和TPA1517 音频功率放大器有关，他说每当从待机模式退出时总会听到一些杂音，请问该去除这样的杂音？
          对此，嘉宾指出：“杂音产品的原因很多，建议从三点来解决这个问题：1、检查硬件设计，这可能和PCB设计和地线有关系。不好的设计会导致电容耦合并将反馈送到扬声器。2、在下电前TPA1517 的混频器要关掉。3、增加一个开关把扬声器和电路隔离开。
          三、音频设计如何入手？
          其实，对很多刚入门的工程师来说，他们可能仅仅知道要把一个信号去实现放大，但是在具体的设计中他们面临一连串的问题，例如音频设计如何入门，如何去做设计？应注意哪些关键点等等，针对这个问题，很多资深工程师提出了宝贵建议。
          工程师“赵玉忠”提出了音频设计的5步法：1、首先确定电压放大倍数，再确定电流放大
          倍数，最后即可达到输出功率要求； 2、确定用分立元件还是集成电路进行设计；
          3、考虑好各级输入阻抗匹配及静态工作点； 4、计划好最大失真度，平坦度，带宽；
          5、设计好反馈电路、输出保护电路、温度保护电路。
          工程师“张许峰”的策略简单而明确：1、从音源到音频输出，信号的放大级数做到最少。
          2、信号流程从小到大，不交叉不倒流，注意接地 。
          3、选用钱贵的器件。
          工程师“朱先生”指出：“音频放大电路设计其实很简单，有电子技术的基础知识就差不多了，但要做好还需要电磁兼容性方面的知识，如果要做到极致那就还需要器件、材料、生产工艺等方面的知识了。”所以，一个小小的设计往往融合了工程师多种知识以及个人的智慧，要使一个设计完美就必须掌握多方面跨学科的知识。
          四、关于扬声器和麦克风的接法
          工程师“joos”遇到的问题是关于扬声器和麦克风的接法，其要求差分的输入和输出。因为扬声器和麦克风上也都是两线，该如何接扬声器和麦克风？
          对此，工程师“James Bai”指出：“这里的差分接法就是，扬声器和麦克风的N端/P端分别接到差分的两路输入的+/-或者两路输出端的+/-，与此对应的单端连接就是P端接到一路输入或输出，N和另一路输入或者输出接地。至于扬声器和麦克风应侧重考虑输出功率和阻抗的匹配。”
   


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