新型芯片类的Codec和用微控制器实现的Codec新技术

3、新型芯片类Codec

　　3.1关于话音频带编解码器

　　16位线性DSP编解码器在话音数字化和至DSP的串行接口中提供了极高的性能和极大的灵活性。PCM编解码器以8kSPS的采样速率在话音上执行标准的A律/μ律编码(ADC)和解码(DAC)。

3.2微功耗音频编解码器AIC111

　　AIC111 是与微功耗DSP或微控制器相兼容的音频编解码器，它能够为诸如个人医疗设备(比如助听器、听觉预处理和低功耗头戴式耳机)等应用提供高，性能的模拟接口解决方案。AIC111支持1.3VCMOS数字SPI接口，并包括外部传声器电源和偏压，以及低电池电量监视器和指示器。图2为结构与引脚功能示意图。

　　其主要特点为：能够在采用1.3 V电源的条件下进行400μW满功率操作；其ADC规格, 动态范围为87dB，THD为73dB(在100Hz至10kHz范围内)，采样速率40kSPS；低噪声PGA/增益压缩器前端；由片上低抖动振荡器生成所有的内部时钟以及5MHz输出DSP/微控制器时钟； DSP/SPI接口支持TMS320654x、TMS320C55x和MSP430；封装型式：32引脚QFN或FlipChip裸芯片，可在个人医疗设备、低功耗头戴式耳机上应用。

3.3能简化手持多媒体产品设计的高集成度立体声音频CODEC MAX9851/MAX9853

　　该芯片MAX9851/MAX9853集成了所有必需的放大器，并获得了最佳的音频质量，同时降低了总体方案的面积和成本。这些器件对于多媒体手机和MP3/便携式多媒体播放器等应用非常理想。图3为结构与外接示意图。

　　其主要特点为：能支持两组数字接口，即具有独立数据速率(从8kHz到48kHz)的数字话音和数字音频；有内置混合器与多种音源接口，例如铃音发生器、 FM广播以及应用和基带处理器；主动限制辐射、无须滤波器的超低EMI D类放大器；回放/录音通道上的话音波段滤波器实现ETSI兼容的系统设计；自动耳机检测及 音量控制。

3.4低功耗，高集成度、可编程16位、26kSPS、双通道CODEC TLV320AIC20K

　　TLV320AIC20K是低成本、高性能、双通道话音编解码器。它具有两个16位模拟-数字(A/D)转换通道和两个16位数字模拟(D/A)转换通道，可通过可编程模拟交叉点与手机、头戴式耳机、扬声器、传声器或用户线相连。图4为结构与引脚功能示意图。

　　其主要特点为；立体声16位过采样△∑型ADC/DAC；可编程采样速率高达26kSPS(采用片上IIR/FIR滤波器时)和最大104kSPS(采用 IIR/FIR滤波器进行旁路)；在13kHz带宽内，片上FIR产生了84dB SNR(对于ADC) 和92dBSNR(对于DAC)；主机端口为二线式接口、可选 或 ;差分和单端模拟输入/输出;与常用的TMS320 DSP系列和微控制器电源完全兼容，即1.65V-1.95V数字内核，1.1V-3.6V数字I/O,2.7V-3.6V模拟。可在无线附件、免提式车载成套工具、VOIP及电缆调制解调器上应用。

4、用微控制器实现Codec的编码与解码技术方案

　　众所周知,MAXQ3120 μC包含有两个精密的16位ADC通道、一个l6×l6乘法器以及一个40位累加器。虽然MAXQ3120不含DAC通道，有很多低成本的精密串行DAC可用于此功能。其它的工作则是构建一个软件来连接这些外围器件。

4.1先述编码方案

　　可通过三步完成编码：转换模拟信号为数字量，对数字采样进行再抽样并滤波，最后，用A率或μ率编码转换方式压缩采样至八位。

　　第一步是A/D转换，最容易实现，因为ADC通道已内置于MAXQ3120。MAXQ3120每48μs产生一个新的16位转换结果。这意味着对于8MHz的处理器时钟，系统可以有384个指令周期来处理采样。

　　很巧，数字采样的处理只是简单地读取ADC并将数据存储于一个环形缓冲器。缓冲器总是保存着32个最近的16位采样结果。MAXQ3120有256字的16位RAM。这样，每个通道的环形缓冲器仅消耗全部可用RAM的12.5%。

　　ADC每48μs采一个样，但通信网络每125μs需要一个新的采样。因此，无论如何处理信号，都必须对其进行再抽样。

　　编码的第二步。最简陋的方法之一就是，当收到一个帧脉冲时，只接受最近的一个采样来做进一步的转换，而扔掉所有其他采样。

　　每收到一个帧脉冲，MAXQ3120的Codec软件对环形缓冲器中汇集的采样实施31抽头FIR滤波器算法。该滤波器的3dB截止点位于3.5kHz，可提供抗混叠和进一步的采样重构功能，降低∑-△ADC通道的噪声。经滤波处理后的结果是一个16位采样，可用于A率或U率压缩。

　　有多种方法可以对16位线性编码进行压缩。直接计算和分段逼近是两种常用方法。在此仅是利用MAXQ3120程序空间较大的特点，建立了两个128字的表格，一个用于μ率编码/解码，另一个用于A率。利用这些表格，我们进行编码的第三步，压缩采样为八位格式。