將音頻編解碼器植入28nm高級移動(dòng)多媒體芯片系統

　　通過(guò)將更多信號處理從模擬域遷移到數字域，音頻編解碼器可提高符合摩爾定律的數字電路比例，并減少模擬電路比例。這產(chǎn)生了以數字為中心的新架構。在這種新架構中，所有信號處理都在數字模塊執行，周邊模擬電路包括數據轉換器和異步采樣速率轉換器（ASRC），見(jiàn)圖2。ASRC技術(shù)將在下一部分詳細介紹。

　　現代移動(dòng)多媒體系統有可能有多個(gè)數字主控，全部在各自的時(shí)鐘域運行。例如，基帶處理器將管理與蜂窩式無(wú)線(xiàn)電的通訊，應用處理器將管理來(lái)自系統閃存的媒體文件，而藍牙集成電路（IC）可連接數量不限的藍牙周邊設備。每個(gè)數字主控都分別按照異步時(shí)鐘速率運行。因此，這一系統中的音頻編解碼器不僅在數字域和模擬域之間架起了橋梁，而且還在數字生態(tài)系統中不同時(shí)鐘域之間進(jìn)行互動(dòng)通訊。

　　圖2：伴隨數字音頻主控進(jìn)行以數字為中心的音頻處理

　　靈活設計支持多個(gè)時(shí)鐘速率

　　大量數字主控和時(shí)鐘域給音頻編解碼器，特別是對高度集成的28納米芯片系統造成了又一個(gè)挑戰。按不同標準速率對數字音頻采樣，如表1所示。音頻編解碼器上數據轉換器要求的時(shí)鐘取決于音頻數據采樣速率和主機應用于芯片系統上的時(shí)鐘。由于存在多種音頻采樣速率和各種主機時(shí)鐘，它們的組合相當復雜。數字濾波器可為解決這一問(wèn)題發(fā)揮重要作用，原因是它們可以處理數字音頻接口和音頻數據轉換器之間的數據采樣，因此能夠進(jìn)行采樣速率轉換。

　　表1：標準音頻采樣速率

　　由于數據轉換器必須以過(guò)采樣頻率（通常是128X和256X）運行，驅動(dòng)數據轉換器所需的主時(shí)鐘頻率介于5-12MHz范圍。因此，音頻編解碼器必須支持各種不同的音頻采樣速率，并適應主時(shí)鐘頻率，便于其在應用中集成。但是，由于存在多種時(shí)鐘頻率比率的組合與制約，這個(gè)目標實(shí)現起來(lái)并不直接。因此，數字濾波器必須包括采樣速率轉換配置。表2是音頻采樣速率和采樣速率轉換不同組合的常用采樣頻率。

　　表2：音頻采樣速率和采樣速率轉換不同組合的常用采樣頻率

　　為了適應所有數據速率和可用時(shí)鐘的組合，設計人員可采用各種技巧，詳見(jiàn)下一部分。

　　技巧1：音頻時(shí)鐘使用鎖相環(huán)路

　　由于一些條件如空間和/或成本的限制，許多應用無(wú)法使用音頻編解碼器專(zhuān)用的晶體振蕩器。音頻編解碼器必須能夠支持現有主機主時(shí)鐘的不同音頻速率（通常是USB時(shí)鐘的12MHz或它的倍數）。鎖相環(huán)路（PLL）可用于生成所需要的音頻時(shí)鐘。由于要求非常好的頻率分辨率以支持所有頻率組合且，同時(shí)要提供低抖動(dòng)輸出時(shí)鐘，這對鎖相環(huán)路的性能要求超出了一般標準，而且。因此，最好采用不要求鎖相環(huán)路的其他解決方案。

　　技巧2：重復使用沒(méi)有鎖相環(huán)路的USB時(shí)鐘

　　一種替代解決方案是采用沒(méi)有鎖相環(huán)路的技術(shù)，即重復使用USB時(shí)鐘和避免為音頻添加專(zhuān)用鎖相環(huán)路。USB是非常很受歡迎的接口，幾乎是普遍存在于所有應用中。12MHz或24MHz的時(shí)鐘都可使用，它們的抖動(dòng)相對較低，而這是音頻的重要要求。24MHz USB時(shí)鐘可支持48kS/s音頻速率及其倍數的音頻速率，如96kS/s和192kS/s，因為它是整數倍數（24，000=125x192）。要使用24MHz USB時(shí)鐘，需要將濾波器采樣速率轉換從標稱(chēng)的128倍重新配置為125倍。<