HUSH立體聲降噪芯片SSM2000應(yīng)用

摘要：SSM2000 是采用專利HUSH電路制造的先進(jìn)的音頻降噪系統(tǒng)，可廣泛地用于各種音源，包括聲音和視頻磁帶、無線電和電視廣播，或其它有噪聲的音源。本文介紹了 SSM2000的主要特點(diǎn)、工作原理和性能參數(shù)，并介紹了SSM200的應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：音頻降噪；壓控放大器；濾波器；SSM2000

1. 概述

SSM2000是采用具有專利的HUSH電路生產(chǎn)的先進(jìn)的音頻降噪系統(tǒng)。HUSH把動(dòng)態(tài)濾波器和向下擴(kuò)展器結(jié)合起來，因此效率很高，并且沒有系統(tǒng)常有的噪聲。此外自適應(yīng)閾值電路可檢測額定的信號(hào)電平，并可動(dòng)態(tài)地調(diào)整兩個(gè)閾值，因而不管信號(hào)來源是什么都可以提供最優(yōu)結(jié)果。 HUSH實(shí)際上可用于任何音源，包括聲音和視頻磁帶、無線電和電視廣播以及其它有噪聲的音源。SSM2000可以和DolbtB編碼信號(hào)源一起使用以產(chǎn)生良好的效果。該電路的一個(gè)主要特點(diǎn)是可直接連接到壓控放大器端口，使用最小的外圍電路就可實(shí)現(xiàn)諸如直流幅度控制、自動(dòng)電平調(diào)整及壓縮等功能。

SSM2000的主要特點(diǎn)如下：

·噪聲抑制達(dá)25dB；

·單端工作；

·自適應(yīng)閾值可動(dòng)態(tài)調(diào)整；

·可對(duì)DolbyB音源進(jìn)行有效解碼；

·可直接連接VCA控制端；

·具有邏輯可控制的旁路和靜音功能；

·有100dB的動(dòng)態(tài)范圍（噪聲抑制關(guān)斷時(shí)）；

·總諧波噪聲失真比的典型值為0.02%；

·電源電壓為7～18V。

SSM2000采用24腳小型封裝（SOIC），其封裝外形如圖1所示。NC表示不“連接”。

2. 主要參數(shù)

表1所列為SSM2000的主要電性能參數(shù)。

3. 工作原理與引腳功能

3.1 SSM2000的原理框圖

圖2所示為SSM2000的一個(gè)音頻通道的原理框圖。當(dāng)輸入的音頻信號(hào)被處理后，即可提取所需的信號(hào)和噪聲的頻率分布和幅度信息。 左右聲道的音頻信號(hào)經(jīng)過壓控低通濾波器濾波，再經(jīng)壓控放大器放大后輸出。濾波器和放大器都是低失真的，由它們引起的噪聲是可以忽略的。 壓控濾波器（VCF）的截止頻率可由用戶在1kHz到35kHz之間根據(jù)需要予以設(shè)定。VCA可被設(shè)定為衰減或放大，這可增加SSM2000 的靈活性。使用合適的算法可以得到合適的控制信號(hào)，并施加到VCF和VCA上， 這樣可在對(duì)信號(hào)造成最小損失的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最多達(dá)25dB的噪聲抑制。

3.2 管腳功能描述

SSM2000的引腳功能如下：

LIN，RIN（管腳1，2）：左、右音頻輸入。LIN和RIN都采用單端輸入，輸入阻抗為10kΩ。

VCF電容端（左聲道管腳3、4，右聲道管腳21、22）：包括LVCFC1，2和RVCFC1、2。連接在這些端口的電容器控制著 VCF低通濾波器的范圍。

V+（管腳5）：正電源。

ACOM（管腳6）：音頻電路的內(nèi)部參考地。在單電源應(yīng)用中該端通常接低電位，電位應(yīng)為正電源的一半。

VCA CONTROL PORT（管腳7）：VCA控制端。該端連接壓控放大器電路，除了對(duì)壓控放大器檢測器的控制之外，還可以在外部對(duì)壓控放大器檢測器的控制之外，還可以在外部對(duì)壓控振蕩器的幅度進(jìn)行設(shè)定并對(duì)音量進(jìn)行控制。該端口每施加 22mV電壓就會(huì)產(chǎn)生1dB的幅度衰減，0dB對(duì)應(yīng)于150mV。

VCF DET IN（管腳8）：該腳為壓控濾波器控制和噪聲閾值檢測電路的輸入端。推薦在 SUMOUT和VCF IN端使用3極點(diǎn)濾波器。

SUM OUT（管腳9）：該端為左右輸入的合成組合輸出。該組合輸出可以為濾波器和壓控放大器檢測器所使用，以便確定音頻信號(hào)的幅度和頻率范圍。

VCF DET TC（管腳10）：壓控放大器電平控制輸入端，輸出電壓用于控制音頻通道中的壓控放大器。推薦在 SUM OUT端和VCA DETIN端使用一單極點(diǎn)的濾波器。

VCF DET TC（管腳11）：壓控濾波器定時(shí)電容端，通常在此端連接一1μF的電容,其目的是控制壓控濾波器的截止頻率的改變速度。

VCA DET TC（管腳12）：壓控放大器定時(shí)電容，該端功能類似于VCF DET TC端。該引腳處應(yīng)連接一33μF的電容,它控制著壓控放大器幅度變化的速率。過高的電容值會(huì)產(chǎn)生呼吸式的噪聲，過大的電容值會(huì)產(chǎn)生泵發(fā)式的噪聲。

13腳：不用。

DEFAULT THRESHOLD（管腳14）：默認(rèn)噪聲閾值引腳。該腳可用來設(shè)定可能的最大噪聲閾值。在使用最大的噪聲閾值電平時(shí)，為防止出現(xiàn)很高的噪聲，HUSH將對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行濾波；設(shè)定較低的閾值可防止HUSH芯片衰減已經(jīng)很小的噪聲，以免降低HUSH系統(tǒng)的敏感度。

AUTO THRESHOLD CAP（管腳15）：該端連接的電容用來控制自適應(yīng)噪聲閾值電平的改變速率，推薦使用0.22μF電容。

DEFEAT（管腳16）：“禁止”端，在該端施加5V的電壓信號(hào)會(huì)“禁止”HUSH降噪系統(tǒng)。施加到該端的電壓應(yīng)以 GND端作為參考。在使用禁止端時(shí)推薦使用標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平進(jìn)行控制。激活禁止端會(huì)使芯片內(nèi)部的壓控濾波器檢測器和壓控放大器檢測器分別將最大控制信號(hào)送到壓控濾波器和壓控放大器。如果禁止端由帶噪聲的數(shù)字邏輯線時(shí)進(jìn)行控制，應(yīng)采用良好的濾波措施，以免數(shù)字噪聲對(duì) SSM2000中的音頻信號(hào)產(chǎn)生干擾。

MUTE（管腳17）：靜音端，在該端施加5V電壓會(huì)對(duì)SSM2000實(shí)施靜音控制。

18腳（管腳18）：未用端。

GND：電源地端。

V-（管腳20）：電源“負(fù)”端。

ROUT和LOUT（管腳23，24）：左右聲道輸出。HUSH芯片的輸出是經(jīng)緩沖的，因此可驅(qū)動(dòng)一定的負(fù)載。但對(duì)于超過2kΩ或300pF的負(fù)載（如揚(yáng)聲器或耳機(jī)），應(yīng)采用附加的緩沖驅(qū)動(dòng)。

4. 應(yīng)用電路

4.1典型應(yīng)用

圖3所示為SSM2000的典型應(yīng)用電路。它的13腳與18腳一般懸空，而缺省閾值端（14 腳）一般連接到模擬公共端。

SSM2000通常放置在緊靠音量控制和功率放大器的前面。并應(yīng)盡可能地放在信號(hào)鏈路的下面，由于SSM2000在300mV（均方根值）電平時(shí)有最佳的工作效果，因此它應(yīng)該放置在音量控制和功率放大元件之前。圖4為在系統(tǒng)中的位置示意圖。

SSM2000的電源電壓范圍從7V到18V，也可使用穩(wěn)定的±9V電源.實(shí)際上,SSM2000在電源低至4.5V時(shí)還可工作。然而，為確保獲得好的性能，電源電壓應(yīng)在給定的范圍之內(nèi)。

在雙電源應(yīng)用中，ACOM端壓連接到系統(tǒng)地。

V+和V-應(yīng)分別接到對(duì)應(yīng)的電源線上，且必須予以良好解耦，推薦使用1μF的鋁電解電容和0.1μF的陶瓷電容。兩個(gè)電源線都應(yīng)該如此解耦。

在單電源方式工作時(shí)，必須產(chǎn)生一虛擬的地電位并把它連接到ACOM端。如圖5所示。虛擬地通常設(shè)定在電源線的中點(diǎn)。為芯片提供的虛擬地必須能夠提供或吸收10mA的電流。使用低成本的OP292即可實(shí)現(xiàn)此功能。

4.2自動(dòng)電平調(diào)整

在設(shè)計(jì)上，SSM2000作了許多考慮以方便其它應(yīng)用。由于可直接訪問壓控放大器的增益控制端及幅度和頻率檢測器，因此加上一些外部電路，SSM2000就能夠用一個(gè)直流電平控制兩個(gè)音頻通道而不需把音頻信號(hào)引到控制面板上。

自動(dòng)電平調(diào)整類似于壓縮，但是它不企圖對(duì)所有的大幅度音頻信號(hào)進(jìn)行衰減，只是在整信號(hào)幅度增加一定時(shí)間后（例如1秒）對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行衰減。自動(dòng)電平調(diào)整的應(yīng)用電路如圖6所示。

該電路實(shí)際上只是對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行操作，因此電路的輸入端取自12腳，其輸入信號(hào)被增益調(diào)整和電平移位。在運(yùn)算放大器之后，信號(hào)通過一正峰值檢測器，再經(jīng)時(shí)間常數(shù)RC進(jìn)行平均。平均后再將信號(hào)送到壓控放大器的控制端。