面向非音頻專家的音頻信號鏈設計

在本文中，我們將開始對音頻產品規范進行解碼，旨在找到適合于音頻應用的最佳產品——并非越高級越好，而是以滿足產品要求為關鍵，就像手套要適合手一樣。

轉換器

音頻轉換器分為三大類：模數轉換器 (ADC)、數模轉換器 (DAC) 以及集成于同一器件 (CODEC) 的 ADC 和 DAC。在軟件環境下，編解碼器與用于編碼和解碼 MP3 格式的軟件相類似。但在硬件環境下，它是一種連接模擬域的接口。

控制接口

控制接口多種多樣。一些簡單的轉換器一般使用硬件控制接口。控制引腳通常連接 VDD、GND 或 GPIO 處理器引腳。如果您的系統不會改變配置，或者您的處理器空間有大量的 GPIO，則這就是一種最簡單的開始方法。永久性硬件設置（在您設計印制電路板時配置）會卸載掉您可能必須利用軟件控制轉換器寫入的一個多余軟件驅動器。硬件驅動 ADC 和 DAC 的一些例子包括 PCM1803/ PCM1789。

軟件控制接口一般可由 I2C 或 SPI 串行端口來驅動，在一些微處理器和 DSP 上可以看到這些端口。在軟件模式中驅動的一些器件通常擁有比其硬件控制版本更高的靈活性。軟件控制轉換器通常有一些內部寄存器，可從某個外部源對這些寄存器進行寫入操作。從總體系統解決方案的角度來看，一定程度地增加了混頻 (mix) 的復雜性。

盡管如此，還是有一些小技巧可以讓其更為簡單：您可以對您的“驅動器”進行寫入操作，以在運行期間改變設置；您也可以轉存所有的配置或將代碼寄存到閃存中。這樣，在啟動期間，將全部配置發送出加電串行端口。

動態范圍、SNR 和 THD+N

用于衡量產品性能（不僅僅是轉換器，而且包括整個信號鏈）的音頻標準由音頻工程協會 (AES) 定義：“AES17-1998 (r2004)：數字音頻工程 AES 標準方法——數字音頻設備測量標準（AES17-1991修訂版）”。

這些測試均基于滿量程（最大輸入/輸出）與背景噪聲水平的差。例如，使用一個 1 kHz 的滿量程以下 -60dB 的輸入，然后測量背景噪聲，從而實現信噪比 (SNR) 或動態范圍（在轉換器中也是一樣的）的測試。就 THD+N 測量而言，工程師在滿量程以下 -1 dB 運行測試設備 (DUT)，然后進行類似測量。我建議您下載 AES 文檔，并仔細閱讀一遍。

由于大多數輸出信號鏈均要求一個音頻轉換器和音頻放大器，而音頻放大器一般會帶來其自有的噪聲，因此需指定一種高出您要求的轉換器。CD 音質常被稱作 96-dB 動態范圍（實際數可能略高，但基本計算方法是比特數乘以 6，即16 bits x6=96 dB）。

ADC 都很相似。在理想情況下，通過使用一款可將最高電平輸入信號變為恰好在 ADC 滿量程輸入以下的輸入放大器就可獲得最佳質量的輸入轉換。這樣便可得到轉換器的最佳 SNR 性能。

如何指定適合于您系統的音頻轉換器的相關信息資料，可訪問 TI E2E 社區論壇式討論音頻社區，或者請參閱“為何要使用一款更好的DAC？”以及“了解卓越的專業音頻設計：逐塊法”（兩篇文章均在“音頻DesignLine”）。

作者簡介
Dafydd Roche 現任 TI 高性能模擬產品部家庭娛樂和專業音頻產品市場營銷經理。Dafydd 畢業于約克大學 (University of York (UK))，他把在音頻和音樂制造方面的所有知識都傾注了他的工作中，從而有助于設計人員和消費者取得更清晰的輸入和更高的輸出。