一種基于WM8741的音頻解碼器研究與設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　音頻解碼器廣泛應(yīng)用于日常生活中。不同應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)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(shù)模轉(zhuǎn)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(hào)，這里設(shè)計(jì)一種基于高性能立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器WM8741的音頻解碼器設(shè)計(jì)方案，該系統(tǒng)支持高達(dá)24位、192kHz的數(shù)字音頻信號(hào)解碼，還支持其他多種速率的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字音頻信號(hào)的輸入。

　　2 WM8741簡(jiǎn)介

　　WM8741是Wolfson微電子公司生產(chǎn)的一款針對(duì)高端音頻應(yīng)用的高性能立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可應(yīng)用于專業(yè)音頻系統(tǒng)、家庭影院、A／V接收設(shè)備、CD／DVD播放器等。其內(nèi)部具有抖動(dòng)數(shù)字內(nèi)插值濾波器、精細(xì)分辨率音量控制和數(shù)字去加重功能、1個(gè)多比特∑-△調(diào)制器以及帶有差動(dòng)電壓輸出的開關(guān)電容多位電路級(jí)。特有的可編程配置的高級(jí)數(shù)字濾波器允許用戶靈活選擇群延時(shí)、相位延遲、脈沖響應(yīng)等。音頻輸入接口支持I2S、Left-justifted、Right-justified和DSD格式。當(dāng)以PCM信號(hào)輸入時(shí)，器件能夠接收字長(zhǎng)度16～32位，采樣轉(zhuǎn)換速率32～192kHz。該器件具有硬件和軟件兩種控制方式，并通過外部引腳進(jìn)行切換選擇。軟件控制模式下，外部CPU通過2線或3線方式訪問其內(nèi)部所有寄存器并設(shè)置參數(shù)。WM8741的信噪比達(dá)128dB(單聲道)，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)125dB，通道分離度達(dá)130dB，電源抑制比可達(dá)-80dB(100mVpp，lkHz)。轉(zhuǎn)換后的模擬電壓采用差動(dòng)方式輸出。WM8741的數(shù)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(shè)計(jì)

　　3．1硬件組成

　　圖1是該解碼器硬件結(jié)構(gòu)框圖，其中數(shù)字音頻接收器采用CirrusLogic公司的高速數(shù)字音頻接收器CS8416，該器件支持包括S／PDIF在內(nèi)的多種音頻輸入，取樣頻率范圍為32～192kHz。CS8416通過I2S接口與WM8741相連接。I2S總線只處理音頻數(shù)據(jù)，其他控制信號(hào)必須單獨(dú)傳輸。CS8416的工作原理：接收器把接收到的S／PDIF格式的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼轉(zhuǎn)換，同時(shí)重建音頻數(shù)據(jù)中的時(shí)鐘并提供給后續(xù)WM8741，音頻數(shù)據(jù)則通過I2S總線接口發(fā)送給WM8741。WM8741按照設(shè)定的參數(shù)完成數(shù)模轉(zhuǎn)換后，再以差分形式輸出左右通道的模擬音頻信號(hào)，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(hào)。如果輸出接口為RCA，還需將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)。