基于I2C總線控制的音頻處理電路設計

由阻抗分壓特性可知濾波器的傳輸函數：

式中：
由傳輸函數(4)可知：外接的串連分立電阻電容可實現高音峰值頻率的設定；內部分壓電阻在I2C總線控制譯碼的作用下控制不同的開關導通，實現不同的分壓比例決定信號的增益大小；最上端的交叉開關對通過改變濾波器的輸入和輸出，調節整個電路模塊對音頻信號的增強還是衰減。
1．5 輸出通道平衡度調整設計
高性能的音頻處理器要求多聲道輸出驅動不同的音響系統實現立體聲效果，這里音頻處理器實現了4路獨立的音頻信號輸出，可驅動4個不同的音響，且不同支路的音頻信號在I2C總線控制下實現不同的衰減處理，達到實現調整通道之間的平衡度的目的。由結構框圖(圖2)所示，將這四路音頻輸出通路分別稱為右前置、右后置、左前置、左后置等。

2 版圖設計和測試結果
2．1 版圖設計
這里設計的音頻處理器芯片采用CMOS工藝實現了低功耗、高性能、低失真度等特點，采用CANDENCE的版圖繪制工具完成了版圖設計，整個版圖如圖10所示。在版圖設計中要考慮左右聲道的音頻信號間的隔離減少聲道之間的串繞影響；同時注意音頻信號線同I2C控制線之間的隔離，避免在不同的控制模式下產生噪聲干擾；最后在優化性能的同時盡量優化版圖面積減少芯片的成本。

2．2 測試結果
這里設計的音頻處理器電路經流片、封裝、測試各項指標完成且達到了預定的目標。
測試說明：
(1)增益控制的測量；通過微處理器向電路發送不同的I2C控制命令，在音頻輸入端加頻率為1 kHz、峰峰值為100 mV的正弦信號，在不同的控制制下測試輸出節點的信號波形峰峰值，利用峰峰值計算各級的增益，得到表1的測試結果。

(2)高低音頻率響應的測試；通過微處理發送命令使得音頻電路處于高低音控制模式，通過改變輸入信號的頻率，峰峰值設定為100 mV的正弦信號，在不同增益控制級別下測試不同頻率信號下的輸出信號峰峰值，進而計算該頻率和增益級別下的增益。利用測試得到的數據繪制頻率響應曲線如圖11所示。

3 結 語
在此詳細分析了高性能音頻處理器的功能要求．根據各功能要求設計了實現各功能要求的電路結構，設計實現了一款應用于汽車音響及家用娛樂音響系統的音頻處理器芯片，該芯片極高的性價比使其具有廣闊的市場空間。