基于I2C總線控制的音頻處理電路設(shè)計

由阻抗分壓特性可知濾波器的傳輸函數(shù)：

式中：
由傳輸函數(shù)(4)可知：外接的串連分立電阻電容可實現(xiàn)高音峰值頻率的設(shè)定；內(nèi)部分壓電阻在I2C總線控制譯碼的作用下控制不同的開關(guān)導(dǎo)通，實現(xiàn)不同的分壓比例決定信號的增益大??；最上端的交叉開關(guān)對通過改變?yōu)V波器的輸入和輸出，調(diào)節(jié)整個電路模塊對音頻信號的增強還是衰減。
1．5 輸出通道平衡度調(diào)整設(shè)計
高性能的音頻處理器要求多聲道輸出驅(qū)動不同的音響系統(tǒng)實現(xiàn)立體聲效果，這里音頻處理器實現(xiàn)了4路獨立的音頻信號輸出，可驅(qū)動4個不同的音響，且不同支路的音頻信號在I2C總線控制下實現(xiàn)不同的衰減處理，達到實現(xiàn)調(diào)整通道之間的平衡度的目的。由結(jié)構(gòu)框圖(圖2)所示，將這四路音頻輸出通路分別稱為右前置、右后置、左前置、左后置等。

2 版圖設(shè)計和測試結(jié)果
2．1 版圖設(shè)計
這里設(shè)計的音頻處理器芯片采用CMOS工藝實現(xiàn)了低功耗、高性能、低失真度等特點，采用CANDENCE的版圖繪制工具完成了版圖設(shè)計，整個版圖如圖10所示。在版圖設(shè)計中要考慮左右聲道的音頻信號間的隔離減少聲道之間的串繞影響；同時注意音頻信號線同I2C控制線之間的隔離，避免在不同的控制模式下產(chǎn)生噪聲干擾；最后在優(yōu)化性能的同時盡量優(yōu)化版圖面積減少芯片的成本。

2．2 測試結(jié)果
這里設(shè)計的音頻處理器電路經(jīng)流片、封裝、測試各項指標(biāo)完成且達到了預(yù)定的目標(biāo)。
測試說明：
(1)增益控制的測量；通過微處理器向電路發(fā)送不同的I2C控制命令，在音頻輸入端加頻率為1 kHz、峰峰值為100 mV的正弦信號，在不同的控制制下測試輸出節(jié)點的信號波形峰峰值，利用峰峰值計算各級的增益，得到表1的測試結(jié)果。

(2)高低音頻率響應(yīng)的測試；通過微處理發(fā)送命令使得音頻電路處于高低音控制模式，通過改變輸入信號的頻率，峰峰值設(shè)定為100 mV的正弦信號，在不同增益控制級別下測試不同頻率信號下的輸出信號峰峰值，進而計算該頻率和增益級別下的增益。利用測試得到的數(shù)據(jù)繪制頻率響應(yīng)曲線如圖11所示。

3 結(jié) 語
在此詳細分析了高性能音頻處理器的功能要求．根據(jù)各功能要求設(shè)計了實現(xiàn)各功能要求的電路結(jié)構(gòu)，設(shè)計實現(xiàn)了一款應(yīng)用于汽車音響及家用娛樂音響系統(tǒng)的音頻處理器芯片，該芯片極高的性價比使其具有廣闊的市場空間。