加快TPA2028D1對突發(fā)音信號的響應
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摘要
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/164686.htmTPA2028D1 是 TI 針對便攜設備推出的具有 AGC/DRC 功能的低功耗 D 類放大器。由于性能突出，在業(yè)界得到了廣泛的應用。而其本身可以通過 I2C 進行配置，從而使得設計者能夠根據(jù)不同的應用，優(yōu)化芯片設置，獲得更好的效果。
本文討論了怎樣優(yōu)化 TPA2028D1 設置，使其能夠更好的快速響應智能手機等設備中的突發(fā)音，例如鍵盤音，提示音等信號。
1.介紹
TPA2028D1 是 TI 針對移動設備推出的高效率 D 類放大器。所集成的 DRC 和 AGC 功能能夠根據(jù)輸入信號的大小自動調(diào)整放大器的增益，以達到防止功放削波失真的目的，并且有效的提升輸出平均功率，從而改善音樂的回放效果。
TPA2028D1 具有靈活的可配置性。設計者能夠通過 I2C 訪問其寄存器，對放大器使能，增益，響應速度等多個參數(shù)進行配置，使其能夠針對不同的應用場景進行優(yōu)化。
由于 DRC 和 AGC 會根據(jù)信號大小調(diào)節(jié)增益，針對連續(xù)的音樂信號需要設置一定的 Attack Time 和Release Time 來保證優(yōu)良的回放效果。但是對于突發(fā)音信號維持時間過短，并且由于省電的需要，需要在播放前使能 TPA2028D1，并在播放結束后將其關閉。因此一些設計中，在播放例如鍵盤音或拍照音的時候存在聲音過小，或聲音漸變等現(xiàn)象。
本文通過對此現(xiàn)象的成因進行分析，討論了如何通過優(yōu)化芯片參數(shù)的設置，解決類似問題的方法。
2.TPA2028的兩種關閉/使能方式
TPA2028可以通過硬件和軟件兩種方式進行關閉和使能。
l 通過芯片 EN管腳，硬件的使能關閉方式;
l 通過芯片寄存器 0x01 bit6 EN和 bit5 SWS，軟件的使能關閉方式
2.1 硬件關閉/使能
關閉：
l EN管腳置低，芯片進入關閉狀態(tài)，所有寄存器被清除
使能：
l EN管腳置高，芯片進入使能狀態(tài)，所有寄存器進入初始狀態(tài)，如 Table 1。由于在初始狀態(tài)寄存器 0x01 EN=1 SWS=0 ，功放部分使能，可以直接進行播放;
Table 1. TPA2028D1寄存器初始值
TPA2028D1的設計為，芯片使能后放大器初始增益由 Fixed Gain決定。而 TPA2028D1 Fixed Gain寄存器 Reg5/bit5:0 初始值為 00110，即 6dB，因此在此狀態(tài)下放大器的增益初始值固定為 6dB。由于Max Gain寄存器 Reg7/bit7:4初始值為 30dB，因此此時播放的信號以 Release time寄存器 Reg3/bit5:0的初始值 1.81秒/6dB的速度，從 6dB慢慢向 30dB增加。如 Figure 1所示。因此會造成明顯的淡入效果，對于存在時間過于短暫的信號，則造成過小的現(xiàn)象。
Figure 1. 硬件使能 TPA2028D1增益遞增
2.2軟件關閉/使能
關閉：
l EN=0 (Reg1/bit6)或者 SWS=1 (Reg1/bit5)
使能：
l EN=1 (Reg1/bit6)或者 SWS=0 (Reg1/bit5)
EN 和 SWS 不會清除寄存器的設定狀態(tài)，所有寄存器值維持原先的設置，因此 TPA2028D1 在軟件使能之后可以按照設定的 Fixed Gain和 Max Gain以及 Release Time進行變化。如 Figure 2所示。因此只需要設置合適的 Fixed Gain, Max Gain 和 Release Time，就可以控制這種變化，從而消除 AGC和DRC帶來的淡入淡出問題。
Figure 2. 硬件使能 TPA2028D1增益遞增
值得注意的是，由于芯片內(nèi)部狀態(tài)的建立需要時間，因此會產(chǎn)生一定的輸出延遲。TPA2028 的延遲在 6ms 左右，由于這個時間相對 Ramp up 的時間相對短暫，而且處理器播放突發(fā)音時普遍存在一定的延遲，所以在一般的設計中輸出延遲可以忽略。但如果在實際的應用中有處理器播放未加延遲的情況，則可以通過在處理器播放突發(fā)音文件前加入 6ms延遲來解決。
Figure 3. 輸出延遲
3. 利用不同的應用模式選擇合適的參數(shù)設置
根據(jù)上面對突發(fā)音淡入現(xiàn)象原因的分析，為了解決 TPA2028D1 對突發(fā)音信號的響應問題，解決問題的方式為:
l 用軟件使能 TPA2028D1代替硬件使能;
l 縮小設置的 Fixed Gain和 Max Gain之間的差別。
但由于音樂播放等應用中，F(xiàn)ixed Gain和 Max Gain仍需要存在一定的差別。因此我們可以通過：
l 找到一組中間參數(shù)能夠平衡連續(xù)的音樂播放和突發(fā)音播放效果;
l 根據(jù)不同的應用判斷是否存在突發(fā)音的播放，分別針對連續(xù)音樂的播放和突發(fā)音的播放設置兩套不同的參數(shù)。由于在實際應用中，使能 TPA2028D1，播放突發(fā)音，再關閉，的應用都是在一些特定的應用下進行。例如播放拍照音時，設備一般處于拍照狀態(tài);鍵盤音，設備處于鍵盤輸入狀態(tài)。因此我們可以根據(jù)不用的應用決定 TPA2028 參數(shù)的設置，使得在消除突發(fā)音淡入淡出效果時，不影響到音樂的播放效果。
由于現(xiàn)存的智能便攜設備操作系統(tǒng)應用程序處于 UI層，而控制 TPA2028D1的驅(qū)動處于驅(qū)動層，因此需要通過驅(qū)動讀取操作系統(tǒng)的相關 log文件對于應用程序進行判斷。
3.1適合突發(fā)音的設置
由于快速信號和音樂動態(tài)范圍和播放幅度不一樣，因此可以選擇獨立于音樂播放之外的另一套更適合快速信號播放的 TPA2028的參數(shù)。
選擇提示音播放增益。因為 TPA2028在芯片輸出使能后，增益會從 Fixed Gain向 Max Gain變化，因此縮小 Fixed Gain 與 Max Gain 的區(qū)別(3dB 以內(nèi)的增益變化一般不會引起聽覺響度明顯的變化)，能夠限制 Gain的大幅變化。
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