數(shù)字化設備中模擬技術(shù)是與數(shù)字技術(shù)相得益彰

標簽：數(shù)字化 模擬技術(shù) 數(shù)字技術(shù)

1、前言

數(shù)字化電子設備快速而準確地從我們的周圍環(huán)境收集圖象、語音和音頻數(shù)據(jù)，并在數(shù)字領域內(nèi)管理和控制這些數(shù)據(jù)的能力能引發(fā)任何時間與任何地點的通信，從而提高了計算性能。數(shù)字化電子設備還產(chǎn)生了更可靠和更便宜的醫(yī)用電子設備，它為多樣性消費類設備帶來了激動人心的、交互式的多媒體內(nèi)容?？傮w來說，上述這些進步已經(jīng)將我們生活的世界置于數(shù)字化的控制和管理之中。

2、數(shù)字化電子設備中的模擬技術(shù)舉足輕重

數(shù)字化電子設備中數(shù)字技術(shù)所信賴的優(yōu)勢只有當它和模擬技術(shù)的能力一樣好時才能體現(xiàn)出來，其模擬技術(shù)能夠正確地將由“1”和“0”表示的數(shù)字信號還原為人能夠聽到、看到、感覺或感知到的模擬信號。如果沒有重大而且同步的模擬技術(shù)創(chuàng)新，那么數(shù)字革命的效果可能黯然失色。我們用數(shù)字方式捕獲的信息越多，我們必須轉(zhuǎn)換和還原的數(shù)據(jù)就越多-不論是實時的語音傳輸、音頻信號還是視頻圖象。當今，如蜂窩手機不斷減小外形尺寸并且不斷增加功能設置，高端汽車音響系統(tǒng)的聲音質(zhì)量以及廣播數(shù)字電視的高清晰度(HD)圖象不僅是智能電路設計、先進制造工藝和高性能數(shù)字處理技術(shù)的產(chǎn)物，也是模擬設計不斷進行創(chuàng)新的產(chǎn)物。例如，高速數(shù)字信號處理器(DSP)能使數(shù)字音頻接收機通過增加多個音頻通道來提高其性能。但是，每個新的通道都需要一個獨立的功率放大器以便按照人耳容易分辨和舒適的方式驅(qū)動輸出信號，見圖1所示，為此作如下說明。

2.1 圖1所示就是全數(shù)字音頻組件以及數(shù)字+模擬音頻的解決方案。

圖1為其組成框圖

為滿足當今數(shù)字音頻器件市場設計的需求，采用圖1全數(shù)字音頻組件以及數(shù)字十模擬音頻的解決方案?？删幊探M件性能上的優(yōu)越性和設計上的適用性，使得設計者可以以更具競爭力的價格去建構(gòu)一個擁有更多功能、更逼真音效體驗的音頻系統(tǒng)。其模擬+數(shù)字信號處理(DSP)解決方案能是業(yè)界領先的數(shù)字信號處理(DSPs)、高性能的模擬器件到邏輯、擴展的應用軟件組合，都將為從最復雜的到最簡單的音頻設計給出最可信賴的、精確的、高效能的解決方案。

數(shù)字電子設備的迅速增長實際上更加推動了對模擬IC的需求。在許多情況下，新的數(shù)字產(chǎn)品需要高集成度和高性能模擬IC達到新的水平，以便能夠轉(zhuǎn)換(見圖2高性能24位，雙/四通道立體聲音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、調(diào)理和穩(wěn)定信號以及控制和給鏈路供電，從而決定當今的高級系統(tǒng)功能。

2.2 高性能24位，雙/四通道立體聲音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)PCM4202、PCM4204的主要特征。

圖2為PCM4202、PCM4204的組成框圖

PCM4204是專為專業(yè)音頻應用而設計的高性能、四通道ADC。它支持采樣頻率高達216kHz的24位線性脈沖編碼調(diào)制(PCM)輸出數(shù)據(jù)。它也可通過配置而為兩個通道輸出經(jīng)過64倍或128倍過采樣的單比特直接流數(shù)字(DSD)數(shù)據(jù)。PCM4204同時也是DVD音頻和超級音頻CD(SACD)錄音應用的理想選擇。

應用：可在專業(yè)演播室設備與DVD音頻和超級音頻CD(SACD)上使用。

實際上，由于模擬技術(shù)創(chuàng)新使消費類終端獲得了數(shù)字產(chǎn)品中的許多功能。值此，從應用趨勢的舉例作說明。

3、從應用趨勢的舉例觀察模擬技術(shù)推動了和決定了數(shù)字化技術(shù)的前景

3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)的進步促使數(shù)碼相機(DSC)性能提高有了突破

雖然DSP和微控制器(MCU)處理技術(shù)的進步已經(jīng)以數(shù)字方式為快速地處理圖象提供了所需的帶寬，但是那些圖象的質(zhì)量依賴數(shù)碼照相機模擬前端(AFE見圖3的DSC方框圖)中的高性能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的能力來降低噪聲并且增大動態(tài)范圍。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的進步還使得AFE解決了其它常見的性能問題.例如，降低功耗以延長電池的工作壽命，提高模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣速率以提高照相機快門的速度，還有提高圖象傳感器的感光靈敏度以降低高分辨率照相機對閃光的要求。

圖3為數(shù)碼照相機方框圖。從圖3中可看出照相機模擬前端(AFE)和高速ADC將使DSC性能提高產(chǎn)生突破。

另外，模擬技術(shù)創(chuàng)新不僅僅提高了數(shù)碼照相機的性能，它還有助于生產(chǎn)出多種新的數(shù)碼照相機設計。例如，模擬技術(shù)和基于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)的傳感器相結(jié)合，為了避免拍出模糊的照片，通過增加陀螺儀和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)用于補償照相機的“顫動”。

3.2 數(shù)字音頻處理中的音頻編解碼器是DSP的性能充分發(fā)揮的關鍵

無論是處理家庭影院應用中的杜比5.1通道環(huán)繞立體聲，還是高端汽車系統(tǒng)中的12通道音頻，當今的音頻信號鏈日益數(shù)字化。但是，實際上，信號鏈僅僅是名義上“全數(shù)字”而已，因為大量的多通道音頻對模擬技術(shù)提出了新的性能要求。例如，多通道數(shù)字音頻結(jié)構(gòu)中存在固有的數(shù)字信號處理難題，需要設計工程師采用多個高性能模擬功率放大器來驅(qū)動揚聲器(從圖4中可看出)和能夠轉(zhuǎn)換模擬音頻信號的音頻編解碼器，才能夠不犧牲，或者說“放棄”DSP的性能。

3.21 杜比5.1通道環(huán)繞立體聲家庭影院AV接收機。

圖4為AV接收機方框圖

該AV終端設備能夠利用DVD音頻和SACD高質(zhì)量音頻格式格式并不僅提供了最高的性能，還為客戶提供了最經(jīng)濟的解決方案。。Aureus音頻DSP提供了對種種音頻解碼格式的處理能力;Burr-Brown音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換產(chǎn)品以其全方位的性能，同時支持最高端及最廉價的系統(tǒng)。從圖4看出，它采用多個高性能模擬功率放大器-立體聲數(shù)字功率調(diào)節(jié)放大控制器TAS5182(為具有更高性能的模擬功放)來驅(qū)動揚聲器及能夠轉(zhuǎn)換模擬音頻信號的音頻編解碼器PCM1850. 故該家庭影院AV接收機具有貫穿整個音頻信號通路的優(yōu)良模擬特性的高速傳輸率。