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Skype TV和遠端揚聲器的音頻電路配置

發布時間：2017-04-12 來源：Evan Ragsdale 責任編輯：wenwei

【導讀】MAX9860音頻編解碼器為Skype®遠端音頻信號采集和高質量語音傳輸提供完美的解決方案。目標應用包括：Skype TV、機頂盒、揚聲器等。通過提供靈活的可編程增益範圍和高達48kHz的采樣率，MAX9860能夠用於放大模擬麥克風信號，並將其轉換為所需要的數字音頻信號。此外，MAX9860delianglumaikefengshurukeyigenjuxuyaoconglianggemaikefenghuosigemaikefengzhenliejiluxinhao，liyongboshuchengxingsuanfatigaozhenliedefangxianglingmindubingtigongxiaozaoshenggongneng。

簡介

MAX9860提供Skype語音采集所需的係統模塊和性能，在麥克風輸入引腳和內部模/數轉換器(ADC)之間可選擇0dB至50dB之間的任何增益(1dB步長) (圖1)。ADC的輸出級可以選擇-12dB至+3dB的額外增益。器件的數字音頻接口輸出符合標準I²S、左對齊或TDM協議，用於係統應用處理器之間的通信。所有設置通過2線I²C兼容接口編程。

Skype TV和遠端揚聲器的音頻電路配置

圖1. MAX9860結構圖，ADC通路。

推薦的麥克風前置放大器電路

對於Skype應用，推薦在MAX9860模擬輸入之前使用一級額外的前置放大器，確保提供足夠增益。可以使用單電源供電的雙通道、低噪聲運算放大器，如MAX4253。確保外部運算放大器的信噪比(SNR)大於MAX9860的SNR，這一點非常關鍵，由此可以獲得較好的整體SNR性能。外部運算放大器電路也可用作低通濾波器，抑製高頻噪聲。

有兩種推薦的麥克風配置用於遠端Skype係統：四個麥克風陣列和兩個麥克風陣列。圖2和圖3所示為采用四個麥克風陣列所推薦的輸入原理圖。當采用兩個麥克風陣列時，移除MK3、 MK4、FB3、FB4、C101、C102、R91和R101，同時，把R41和R42更改為0Ω。圖4和圖5所示為采用兩個麥克風陣列時推薦的輸入原理圖。

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圖2. 四路麥克風輸入電路。

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圖3. 四路麥克風的放大器電路。

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圖4. 兩路麥克風輸入電路。

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圖5. 兩路麥克風的放大器電路。

通過把一個麥克風信號連接到左聲道輸入、另一個麥克風信號連接到右聲道輸入，MAX9860可支持兩個麥克風陣列。把兩路麥克風信號之和連接到左聲道輸入、其餘兩路麥克風信號之和連接到右聲道輸入，可以支持四麥克風陣列。

器件設置

通過I²C寄存器0x03–0x07 (表1)選擇需要的時鍾速率和接口模式，將MAX9860按照Skype係統的需求進行配置。MAX9860可采用10MHz至60MHz的任何係統時鍾作為主時鍾(MCLK)。支持8kHz至48kHz采樣速率範圍，包括所有常見的采樣速率(8kHz、16kHz、24kHz、 32kHz、44.1kHz和48kHz)。有關時鍾控製寄存器的詳細信息，請參考MAX9860數據資料。

Skype TV和遠端揚聲器的音頻電路配置

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表1. 推薦寄存器設置

將寄存器0x0E和0x0F設置為0x00，禁用AGC。雖然MAX9860內置自動增益控製(AGC)，在Skype應用中最好關閉這一功能。Skype具有特殊的AGC算法，運行在主機平台。由Skype提供的應用程序接口(API)控製增益，需通過更改寄存器0x0C設置增益。

為優化啟動性能，通過向寄存器0x0C寫入0x34選擇起始增益為0dB。隨後，通過寄存器0x83打開模擬錄音通道，啟動器件工作。置位第1位和第0位分別打開左、右聲道ADC；置位第7位，啟動MAX9860工作。

一旦器件開始工作，利用寄存器0x0C選擇麥克風前置放大器增益和PGA增益，以更好滿足所預期的模擬輸入信號水平。所推薦的I²C編程順序如表2所示。

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表2. 推薦編程順序

布局和接地

在Skype應用中，合理的布局和接地有助於優化性能。在設計MAX9860的PCB時，需要將MAX9860的模擬部分與數字部分分隔開，確保模擬音頻信號周圍沒有數字信號布線。推薦通過雙絞線把麥克風信號連接到PCB輸入。麥克風盡量靠近運算放大器放置。

為了提高輸入電路的抗幹擾能力，麥克風輸入信號的負極(MICLN、MICRN)接交流地，接地端應盡可能靠近運算放大器的輸出(MIX_MICL、MIX_MICR，如圖3、圖5所示)。把MICLP和MICLN按照差分對方式連接到MAX9860，保證信號的正端和負端采用相同的走線長度、通過相同路徑。對MICRP和MICRN采用相同方法設計。

在PCB的專用層使用大麵積的連續地層，以減少回路麵積。使用盡可能短的走線把AGND、DGND和MICGND直接連接到接地層。合理的接地能夠提高音頻質量，減少通道間的串擾，並可防止任何數字噪聲耦合到模擬音頻信號。

引腳REG、PREG和REF的旁路電容通過最短走線直接接地，確保以最短引線接至AGND和MICGND。AVDD直接旁路到AGND，MICBIAS直接旁路到MICGND。

把所有數字I/O端口連接到接地層，采用最短走線接至DGND；DVDD和DVDDIO直接旁路到DGND。

MAX9860采用薄型QFN封裝，下方帶有散熱裸焊盤。裸焊盤至PCB的直接導熱路徑改善散熱，該焊盤降低了封裝熱阻，把散熱裸焊盤連接至AGND。

評估板(EV kit)提供了一個MAX9860布局示例。利用MAX9860EVKIT軟件可快速設置MAX9860，通過軟件方便地控製所有內部寄存器。

結論

MAX9860提供所有必要功能，在改善音頻質量的同時可滿足不同係統需求。采用本文推薦的配置，很容易實現Skype應用的原型開發。可申請獲得MAX9860評估板和評估軟件。

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