數字化設備中模擬技術(shù)是與數字技術(shù)相得益彰

標簽：數字化 模擬技術(shù) 數字技術(shù)

1、前言

數字化電子設備快速而準確地從我們的周?chē)h(huán)境收集圖象、語(yǔ)音和音頻數據，并在數字領(lǐng)域內管理和控制這些數據的能力能引發(fā)任何時(shí)間與任何地點(diǎn)的通信，從而提高了計算性能。數字化電子設備還產(chǎn)生了更可靠和更便宜的醫用電子設備，它為多樣性消費類(lèi)設備帶來(lái)了激動(dòng)人心的、交互式的多媒體內容?？傮w來(lái)說(shuō)，上述這些進(jìn)步已經(jīng)將我們生活的世界置于數字化的控制和管理之中。

2、數字化電子設備中的模擬技術(shù)舉足輕重

數字化電子設備中數字技術(shù)所信賴(lài)的優(yōu)勢只有當它和模擬技術(shù)的能力一樣好時(shí)才能體現出來(lái)，其模擬技術(shù)能夠正確地將由“1”和“0”表示的數字信號還原為人能夠聽(tīng)到、看到、感覺(jué)或感知到的模擬信號。如果沒(méi)有重大而且同步的模擬技術(shù)創(chuàng )新，那么數字革命的效果可能黯然失色。我們用數字方式捕獲的信息越多，我們必須轉換和還原的數據就越多-不論是實(shí)時(shí)的語(yǔ)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(chē)音響系統的聲音質(zhì)量以及廣播數字電視的高清晰度(HD)圖象不僅是智能電路設計、先進(jìn)制造工藝和高性能數字處理技術(shù)的產(chǎn)物，也是模擬設計不斷進(jìn)行創(chuàng )新的產(chǎn)物。例如，高速數字信號處理器(DSP)能使數字音頻接收機通過(guò)增加多個(gè)音頻通道來(lái)提高其性能。但是，每個(gè)新的通道都需要一個(gè)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動(dòng)輸出信號，見(jiàn)圖1所示，為此作如下說(shuō)明。

2.1 圖1所示就是全數字音頻組件以及數字+模擬音頻的解決方案。

圖1為其組成框圖

為滿(mǎn)足當今數字音頻器件市場(chǎng)設計的需求，采用圖1全數字音頻組件以及數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(jià)格去建構一個(gè)擁有更多功能、更逼真音效體驗的音頻系統。其模擬+數字信號處理(DSP)解決方案能是業(yè)界領(lǐng)先的數字信號處理(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(jiǎn)單的音頻設計給出最可信賴(lài)的、精確的、高效能的解決方案。

數字電子設備的迅速增長(cháng)實(shí)際上更加推動(dòng)了對模擬IC的需求。在許多情況下，新的數字產(chǎn)品需要高集成度和高性能模擬IC達到新的水平，以便能夠轉換(見(jiàn)圖2高性能24位，雙/四通道立體聲音頻模數轉換器)、調理和穩定信號以及控制和給鏈路供電，從而決定當今的高級系統功能。

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

圖2為PCM4202、PCM4204的組成框圖

PCM4204是專(zhuān)為專(zhuān)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(xiàn)性脈沖編碼調制(PCM)輸出數據。它也可通過(guò)配置而為兩個(gè)通道輸出經(jīng)過(guò)64倍或128倍過(guò)采樣的單比特直接流數字(DSD)數據。PCM4204同時(shí)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(zhuān)業(yè)演播室設備與DVD音頻和超級音頻CD(SACD)上使用。

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

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

3.1 數據轉換器技術(shù)的進(jìn)步促使數碼相機(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(jìn)步已經(jīng)以數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(lài)數碼照相機模擬前端(AFE見(jiàn)圖3的DSC方框圖)中的高性能數據轉換器(ADC)的能力來(lái)降低噪聲并且增大動(dòng)態(tài)范圍。數據轉換技術(shù)的進(jìn)步還使得AFE解決了其它常見(jiàn)的性能問(wèn)題.例如，降低功耗以延長(cháng)電池的工作壽命，提高模數轉換采樣速率以提高照相機快門(mén)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 )新不僅僅提高了數碼照相機的性能，它還有助于生產(chǎn)出多種新的數碼照相機設計。例如，模擬技術(shù)和基于微電子機械系統(MEMS)的傳感器相結合，為了避免拍出模糊的照片，通過(guò)增加陀螺儀和數據轉換技術(shù)用于補償照相機的“顫動(dòng)”。

3.2 數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(guān)鍵

無(wú)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(chē)系統中的12通道音頻，當今的音頻信號鏈日益數字化。但是，實(shí)際上，信號鏈僅僅是名義上“全數字”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，多通道數字音頻結構中存在固有的數字信號處理難題，需要設計工程師采用多個(gè)高性能模擬功率放大器來(lái)驅動(dòng)揚聲器(從圖4中可看出)和能夠轉換模擬音頻信號的音頻編解碼器，才能夠不犧牲，或者說(shuō)“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(hù)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音頻數據轉換產(chǎn)品以其全方位的性能，同時(shí)支持最高端及最廉價(jià)的系統。從圖4看出，它采用多個(gè)高性能模擬功率放大器-立體聲數字功率調節放大控制器TAS5182(為具有更高性能的模擬功放)來(lái)驅動(dòng)揚聲器及能夠轉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(gè)音頻信號通路的優(yōu)良模擬特性的高速傳輸率。