一種基于WM8741的音頻解碼器研究與設計

　　1 引言

　　音頻解碼器廣泛應用于日常生活中。不同應用場(chǎng)合對音頻解碼器性能的要求差異很大。而影響音質(zhì)的因素有多種，如音頻編碼格式、傳輸方式、編解碼器件的性能等。數模轉換是解碼電路的關(guān)鍵部分，其性能高低直接影響聲音回放質(zhì)量。為了獲得高質(zhì)量的模擬聲音信號，這里設計一種基于高性能立體聲數模轉換器WM8741的音頻解碼器設計方案，該系統支持高達24位、192kHz的數字音頻信號解碼，還支持其他多種速率的標準數字音頻信號的輸入。

　　2 WM8741簡(jiǎn)介

　　WM8741是Wolfson微電子公司生產(chǎn)的一款針對高端音頻應用的高性能立體聲數模轉換器，可應用于專(zhuān)業(yè)音頻系統、家庭影院、A／V接收設備、CD／DVD播放器等。其內部具有抖動(dòng)數字內插值濾波器、精細分辨率音量控制和數字去加重功能、1個(gè)多比特∑-△調制器以及帶有差動(dòng)電壓輸出的開(kāi)關(guān)電容多位電路級。特有的可編程配置的高級數字濾波器允許用戶(hù)靈活選擇群延時(shí)、相位延遲、脈沖響應等。音頻輸入接口支持I2S、Left-justifted、Right-justified和DSD格式。當以PCM信號輸入時(shí)，器件能夠接收字長(cháng)度16～32位，采樣轉換速率32～192kHz。該器件具有硬件和軟件兩種控制方式，并通過(guò)外部引腳進(jìn)行切換選擇。軟件控制模式下，外部CPU通過(guò)2線(xiàn)或3線(xiàn)方式訪(fǎng)問(wèn)其內部所有寄存器并設置參數。WM8741的信噪比達128dB(單聲道)，動(dòng)態(tài)范圍達125dB，通道分離度達130dB，電源抑制比可達-80dB(100mVpp，lkHz)。轉換后的模擬電壓采用差動(dòng)方式輸出。WM8741的數字部分的供電電壓為3．0～3．6V，額定工作電壓為3．3V；模擬部分的工作電壓為4．5～5．5V．額定工作電壓為5．0V。該器件采用28引腳SSOP封裝。

　　3 解碼器硬件設計

　　3．1硬件組成

　　圖1是該解碼器硬件結構框圖，其中數字音頻接收器采用CirrusLogic公司的高速數字音頻接收器CS8416，該器件支持包括S／PDIF在內的多種音頻輸入，取樣頻率范圍為32～192kHz。CS8416通過(guò)I2S接口與WM8741相連接。I2S總線(xiàn)只處理音頻數據，其他控制信號必須單獨傳輸。CS8416的工作原理：接收器把接收到的S／PDIF格式的數字音頻數據進(jìn)行解碼轉換，同時(shí)重建音頻數據中的時(shí)鐘并提供給后續WM8741，音頻數據則通過(guò)I2S總線(xiàn)接口發(fā)送給WM8741。WM8741按照設定的參數完成數模轉換后，再以差分形式輸出左右通道的模擬音頻信號，并經(jīng)低通濾波器濾除高頻諧波噪聲，最終得到高質(zhì)量模擬電壓信號。如果輸出接口為RCA，還需將差分信號轉換為單端信號。