唯創知音如何讓語音芯片與功放芯片之間更好地配合使得產品音效更好

一、摘要

隨著社會的飛速發展和人們日益增長的物質文化需要、人們對安全意識的加強及讓低學歷的中老年人需要通過語音的指引安全放心的使用各種產品等，使得各電器設備都有加裝“心聲”，這就加大了市場對語音芯片、功放芯片的需求。

為了讓更多的產品更加有愛，隨時回應用戶的愛，在唯創知音時刻響應市場的號召，研發及推出各類高音質、適合不同用戶的語音芯片、功放芯片；分別為：WT2003H系列語音芯片、WT2605系列藍牙語音芯片、WTK6900系列語音識別芯片、WT588系列、WTN系列等語音類芯片；WT8002、WT8673、WT8302、WT9110B、WT8623、WT8871等功放芯片。

二、音源

音源，即音色資源，總共分為兩大類。第一類群是硬體音源，呈現方式以電子樂器最為常見，內部硬體擁有龐大的聲庫支持，一般來說擁有市面上最杰出音色采樣；第二類群是軟體音源，此類音源要在電腦上的MIDI介面運行，需要有宿主軟體的支持，常見格式為VST，由宿主載入使用，音色優劣單純以開發商采樣水準決定，公正的評鑒，優秀的音源可以達到以假亂真的效果。

三、語音芯片

語音芯片是芯片內的一部分，語音IC，英文名叫:Speech IC ，與MCU配合則叫：Speechmcu 。中文又被叫做聲音芯片、音樂芯片。定義為：芯片內置少量存儲空間，1Mbit--4Mbit，存儲時間40-160秒的，可以由按鍵控制或MCU控制的，直接發聲的集成電路芯片。目前唯創知音有很多種類型的語音芯片：帶觸摸功能的語音芯片（WT2003H）、帶語音識別功能的語音芯片（WTK6900G、WTK6900H等）、帶錄音功能的語音芯片（WT2000H）、帶藍牙功能的語音芯片（如WT2605）等。都是且有強大MCU能力的語音芯片。

四、功放芯片

1、功放的作用就是把來自語音芯片輸出的DAC音頻信號或前級放大器的弱信號放大，推動音箱放聲。一套良好的音響系統中功放的作用功不可沒。

2、功放電路中會有哪些變量

A、音源幅值大小（MP3格式、WAV格式等）；

B、語音芯片DAC輸出峰峰值大小；

C、耦合電路RC取值大小（RC后的峰峰值為功放芯片音頻輸入），其它C的取值為104、105等作為固定值（電容C的取值與需要的頻率有關），然后通過調節電阻來決定功放輸出功率；

D、喇叭阻抗與功率大小；

E、功放芯片增是否是固定值（有些功放芯片的增益是可以通過外部電路調節）；

F、功放芯片供電電源取值大小，假設A、B、C、D、E點的值固定后為10%失真的標準最大功率輸出，此時降低功放芯片的供電電壓就會使得失真更大從而導致音質差，可能會出現波音問題。

G、如果功放芯片帶有開關使能控制，需要MCU輸出BUSY信號控制功放開、關機的，那么就有功放開啟時間和關閉時間，這個很重要，主要是解決播音時、播音完畢時、打開電源時、關閉電源時產生的“POPO”聲音。

3、喇叭如何選擇

市面上的喇叭阻抗會有15%的誤差，我們在調節合適的輸出功率時，需要用最小的阻抗值去匹配才能做到功放不破音的一致性；喇叭功率必須選用額定功率——能持續1天時間在環境溫度+40度與標注的額定功率下正常工作，不會燒喇叭；

4、功放輸出功率計算公式

首先，我們需要固定功放的供電電壓、增益、喇叭阻抗等參數；接著我們需要給語音芯片中放入1KHz正弦波音源，并使得軟件設置為最大音量輸出，然后通過示波器抓取語音芯片DAC腳輸出的最大有效峰峰值（有效發聲部分）；再通過調節RC匹配10%失真下的標準最大功率輸出；最后，我們用示波器抓取喇叭兩端的峰峰值來計算功放最大輸出功率：

（功放輸出峰峰值（V）/ 2 *0.707）2 / 喇叭阻抗

5、功放輸出功率驗證

方法一：在第4點中所述的環境下驗證，使用萬能表電壓檔測試功放芯片的供電電壓有功放芯片的工作電流（瞬間播放最大值），U*I得出功率值，用第4點中公式算得的功率值減去U*I得出的功率值，如果為負值的話說明輸出功率超出安全范圍；還有一種情況下會出現負值，當RC的值匹配了當時電壓、音源、語音芯片DAC輸出下的最大輸出功率，此時如果將功放芯片的電源電壓降低，就會出現負值；

方法二：在第4點中所述的環境下驗證，通過功放輸出波形的失真情況判斷是否失真10%。

方法三：采用失真儀測試驗證；

五、音源、語音芯片及功放之間的關系

1、首先把語音文件通過程序編號存放于語音芯片內部存儲器中；

2、接著語音文件通過語音芯片處理后輸出音頻信號；

3、然后通過RC電路輸出合適的語音頻段及音量大小；

4、接著通過語音芯片IO口輸出BUSY信號在合適的時間控制功放開、關，從而解決“POPO”聲音；

5、最后由功放推動喇叭輸出人們想要的聲音效果。

六、如何解決“POPO”聲音

1、“POPO”聲音來源于播音時、播音完畢時、打開電源時、關閉電源時產生的“POPO”電平瞬間變化。

2、“POPO”聲音問題分析及解決

t0~t1=20.8mS 、t1~t2=32.8mS（含淡入，與語音有關，30mS左右）、t2~t3=112.8mS（含功放使能時間104.4加靜音時間） 、t4~t5=30mS（含淡出，與語音有關）

說明：

A、t0~t1按鍵觸發至BUSY使能，程序耗時20.8mS；

B、t1~t2與t4~t5中語音淡入、淡出時間各30mS，主要用于去除“POPO”聲，因淡入淡出時間不夠長，在沒有功放使能（BUSY）控制下會有“POPO”聲；

C、如果要避免“POPO”聲，可以通過加大淡入淡出斜率或者延后開啟功放使能和提前關閉功放使能來實現，主要缺點為功放輸出（聲音）會滯后觸發100~260mS；

D、

如圖片所示，BUSY功放使能開啟功放的情況下，WT8673、WT8623、WT8002等功放芯片的相關數據基本一致。

七、語音芯片與功放芯片電路示例

關于我們

唯創知音作為一家專注于語音技術研究的高新技術企業，始終堅持以“服務好工程師”為目標，以行業語音交互器件標準化為方向，致力于讓復雜變簡單，提供快捷的語音、智能物聯網應用解決方案。

WT588F02B、WT2003H、WTN6系列語音芯片應用設計方案，在智能鬧鐘、智能水杯、霧化器等消費電子行業領域內已有成熟的應用案例。消費類電子產品應用是公司重要的發展領域，未來，唯創知音將在更多行業推出標準化語音芯片，進一步提升工程師的設計體驗，為消費類電子行業標準化賦能。

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