從純聽音樂的MP3播放器到看得到影像的PMP,再進(jìn)化到融合成一體的智能型手機(jī)與可攜式導(dǎo)航機(jī), 這些典型的便攜設(shè)備堪蔚為近代個(gè)人消費(fèi)電子設(shè)計(jì)主流。設(shè)計(jì)的趨勢(shì),除了外觀尺寸時(shí)尚感與輕薄化外,產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身各種性能的不斷提升已成為解決方案廠商努力的方向。本文將從音頻編譯碼器、微控制器與FPGA三組件在代表性廠商端的新品力作對(duì)本文主題的發(fā)展勾勒出大致輪廓。
音頻編譯碼器提升聽覺的享受
Audio CODEC音頻編譯碼器在便攜設(shè)備中扮演轉(zhuǎn)化聲音質(zhì)量的樞鈕,從早期單聲道,雙聲道到立體聲的演進(jìn),當(dāng)前對(duì)噪聲質(zhì)量與功耗的要求也成為音頻編譯碼器廠商研發(fā)上的重點(diǎn)。
便攜式音頻編譯碼器芯片供貨商如Cirrus Logic, Leadis,NXP,OK,TI與ADI等在今年均有新品問世,其中TI(德州儀器)與ADI的新作值得一提。
● TI整合電源管理與雙miniDSP音頻處理引擎
對(duì)便攜式平臺(tái)幾乎無所不包的TI,近來新品推陳出新不斷,包括DSP與模擬產(chǎn)品均在低功耗成效上展現(xiàn)驚人成績.該公司新推的高度整合音頻編譯碼器采用整合電源管理與雙 miniDSP 音頻處理引擎，可幫助設(shè)計(jì)人員降低整體音頻解決方案成本，對(duì)手機(jī)、便攜式導(dǎo)航以及便攜式媒體裝置的高級(jí)音頻功能設(shè)計(jì)上更為容易。
透過TI 的 PurePath Studio 開發(fā)工具套件可進(jìn)一步簡化設(shè)計(jì)復(fù)雜性，并加速產(chǎn)品上市時(shí)程。此外，該編譯碼器的 PowerTuneTM 技術(shù)使設(shè)計(jì)人員可透過調(diào)節(jié)裝置達(dá)成各個(gè)操作模式電源效能的優(yōu)化，從而延長錄放時(shí)間。
TLV320AIC3254 是 TI 首款整合了可高度程序 miniDSP 音頻處理引擎的產(chǎn)品，使設(shè)計(jì)人員在該組件上進(jìn)行復(fù)雜算法的同時(shí)，還可釋放主要處理器被 MIPS 所占用的效能。透過 TI 這款具有 192 kHz采樣率的全新編譯碼器，客戶無需掌握算法專門技術(shù)，也不必增加代碼開發(fā)投資，便可添加最完整的進(jìn)階數(shù)字信號(hào)處理系列功能，提高包括支持 20 頻帶立體聲圖形均衡器、多頻帶動(dòng)態(tài)范圍壓縮、客制化 FIR 與 IIR濾波，以及3 D處理在內(nèi)的音頻效能。
此外，該產(chǎn)品還采用 PowerTune 技術(shù)，在不影響音頻質(zhì)量的同時(shí)，便可延長電池使用壽命。該技術(shù)可為客戶提供高度的靈活性，使他們?cè)谌我馐褂媚Ｊ较戮蛇_(dá)成功耗優(yōu)化，在超低功耗操作與信號(hào)噪音比 (SNR) 之間取得平衡，實(shí)現(xiàn)更高的音頻質(zhì)量。例如，專注功耗問題的設(shè)計(jì)人員可在效能程序化至SNR 為 90 dB 時(shí)，透過調(diào)節(jié)系統(tǒng)使立體聲播放功耗低至 2.4 mW。相反地，如果客戶希望實(shí)現(xiàn)效能最大化，那么可在立體聲播放功耗為 5.1 mW 下達(dá)成100 dB 的 SNR。為了進(jìn)一步提高效能，TLV320AIC3254 還支持?jǐn)?shù)字麥克風(fēng)，以改進(jìn)系統(tǒng)級(jí)噪聲抗擾性 (noise immunity)。
● ADI音頻編譯碼器提供業(yè)界最佳音效體驗(yàn)及最低功耗
ADI新推出一對(duì)用于高性能便攜式音頻電子產(chǎn)品的編譯碼器（編碼器/譯碼器）——ADAU1361與ADAU1761，其高效能的功耗處理, 能在不影響音質(zhì)的情況下延長電池壽命。ADAU1361與ADAU1761 24位音頻編譯碼器非常適用于無線手機(jī)、便攜式媒體播放器、便攜式導(dǎo)航設(shè)備、數(shù)字相機(jī)及其他移動(dòng)音頻與電話應(yīng)用。ADAU1361具有大于100 dB的信雜比（SNR），而在立體聲撥放模式下的功耗不到5 mW。ADAU1761音頻編譯碼器中增加了SigmaDSP數(shù)字音頻處理器，用于客制化終端用戶的音效體驗(yàn)。ADI的SigmaStudio 圖形化設(shè)計(jì)工具易于實(shí)現(xiàn)與ADI公司SoundMax算法套件、用戶開發(fā)的算法和/或第三方音頻算法的組成與整合。
ADAU1361與ADAU1761音頻編譯碼器包括立體聲音頻ADC（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）與DAC（數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器），支持8 kHz～96 kHz的采樣率和數(shù)字音量控制。模擬輸入級(jí)支持立體聲線路輸入、立體聲模擬麥克風(fēng)接口，以及為麥克風(fēng)偏置電壓供電的電路。模擬輸入級(jí)還支持新的高性能、低噪聲數(shù)字麥克風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。 模擬輸出級(jí)包括兩個(gè)差動(dòng)輸出和3個(gè)單端輸出，允許直接連接立體聲耳機(jī)、聽筒及其他輸出裝置。為了實(shí)現(xiàn)耳機(jī)接口，模擬輸出級(jí)支持交流耦合或“無電容”（capless）配置。
作為完整便攜式音頻信號(hào)鏈的一部分，ADAU1361與ADAU1761可以與任何模擬麥克風(fēng)或脈沖密度調(diào)變（PDM）數(shù)字麥克風(fēng)進(jìn)行接口，包括ADI的ADMP401模擬麥克風(fēng)與ADMP421數(shù)字MEMS麥克風(fēng)。這兩款編譯碼器還能與ADI的立體聲以及單聲道D類音頻放大器進(jìn)行良好匹配ADAU1361與ADAU1761樣品，將在2008年11月量產(chǎn)，均采用5 mm × 5 mm、32引腳QFN封裝，且引腳與外形尺寸相容。
微控制器低功耗設(shè)計(jì)成主流
微控制器的應(yīng)用廣泛, 依照應(yīng)用復(fù)雜度使用的微控制器型態(tài)與架構(gòu)也有所不同,目前8位與32位微控器市場(chǎng)可謂百家爭鳴,各具特色.在以便攜式產(chǎn)品低功耗為訴求的眾多新品中, 今年上半年Silicon Labs (芯科實(shí)驗(yàn)室)發(fā)表業(yè)界最低電壓0.9V微控制器的新品尤顯得突出.
芯科實(shí)驗(yàn)室首款操作電壓最低0.9V的微控制器，使便攜式產(chǎn)品首次能從一顆電池取得所需電源。C8051F9xx產(chǎn)品線創(chuàng)新的8位架構(gòu)包含1個(gè)高效率直流升壓轉(zhuǎn)換器，最多提供65mW電力給內(nèi)部微控制器和其它組件，協(xié)助廠商發(fā)展出真正的單電池系統(tǒng)解決方案。C8051F9xx系列特別適合可更換電池的產(chǎn)品，例如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、煙霧警示器、便攜式醫(yī)療裝置、遙控器、計(jì)算機(jī)外設(shè)和便攜式音頻裝置，使它們體積更小和電池使用時(shí)間更久，還能透過單電池和雙電池模式降低系統(tǒng)總成本。
在許多操作范圍從0.9V～3.6V的低耗電應(yīng)用里，微控制器多數(shù)時(shí)間都在休眠模式，并會(huì)定時(shí)喚醒擷取資料。C8051F9xx利用創(chuàng)新的設(shè)計(jì)技術(shù)將典型休眠模式電流減少到50μA以下。這款微控制器可于2μs內(nèi)從低耗電休眠模式回到CPU處理速度高達(dá)25MIPS的正常操作模式，并立即開始測(cè)量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出，這能將微控制器執(zhí)行測(cè)量和算法的時(shí)間減到最少。為了節(jié)省正常操作模式下的電池耗電，C8051F9xx的省電架構(gòu)能將操作模式電流減少到170μA/MHz。
C8051F9xx產(chǎn)品線不僅擁有高效能和低耗電，還在很小的封裝中提供了前所未見的豐富功能。C8051F9xx系列是最先將64kB閃存和4kB RAM內(nèi)存整合至4mm x 4mm封裝的微控制器，提供更多內(nèi)存給數(shù)據(jù)記錄等常見應(yīng)用。這個(gè)最新的低電壓、低耗電微控制器產(chǎn)品線還包含1個(gè)10位、300ksps模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC) 和能夠快速喚醒的電壓參考；1個(gè)SmaRTClock計(jì)時(shí)模塊；以及多種不同的內(nèi)部振蕩器選項(xiàng)，提供一套真正的系統(tǒng)單芯片解決方案。Silicon Labs利用標(biāo)準(zhǔn)低耗電CMOS技術(shù)和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)這種前所未見的功能整合度，協(xié)助客戶減少外部零件數(shù)目和節(jié)省用料成本。
超低功耗FPGA切中可攜應(yīng)用需求
在嵌入式應(yīng)用廣泛的FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)過去常因耗電問題登不上可攜手持應(yīng)用臺(tái)面,但在今天經(jīng)過FPGA廠商從架構(gòu)與設(shè)計(jì)技術(shù)上的提升,功耗降至mW已不是夢(mèng)。以低功耗在FPGA市場(chǎng)打響名聲的Actel,日前推出IGLOO和ProASIC3 FPGA的nano版本，功耗降低至2μW，封裝尺寸縮減至3mmx3mm，并且擴(kuò)大其商用溫度范圍至零度以下，同時(shí)提供產(chǎn)品已完成封裝且不需要前置時(shí)間的交貨，此一新組件將以高產(chǎn)量的便攜式消費(fèi)性產(chǎn)品市場(chǎng)為目標(biāo)。Actel并提供價(jià)格低于1美元的50種以上不同款nano FPGA，從而打破了FPGA的價(jià)格障礙。
Actel總裁兼全球執(zhí)行長John East 表示：“我們開創(chuàng)出一片新的市場(chǎng)區(qū)隔，將FPGA帶入一個(gè)全新的領(lǐng)域。當(dāng)其他FPGA供貨商關(guān)注于這個(gè)市場(chǎng)的時(shí)候，只有Actel擁有獨(dú)特的能力實(shí)時(shí)提出針對(duì)快速發(fā)展中的便攜式消費(fèi)性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求。由于這些市場(chǎng)瞬息萬變，Actel建立起了策略性的存貨，可立即為那些需要大量且具競爭力產(chǎn)品的客戶提供合適的產(chǎn)品組合。” Actel還為測(cè)試但未封裝的晶元業(yè)務(wù) (known good die business) 提供支持以便滿足便攜式應(yīng)用所需的前置時(shí)間和數(shù)量的要求，例如智能電話、PDA、個(gè)人醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備、個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備、電子書，以及便攜式銷售終端 (POS) 工具等。
nanoPower、nanoSize和nanoTemp IGLOO nano FPGA的功耗低至2μW，閘數(shù)范圍為1萬～25萬閘，這些組件支持1.2V～1.5V核心電壓和I/O運(yùn)作、具有總線保持功能的超低功耗Flash*Freeze模式，以及先進(jìn)的I/O功能如熱插入和史密特 (Schmitt trigger) 觸發(fā)器輸入。這些器件還支持1.2V電壓刻錄，省去了對(duì)多種電壓電源的需求。
為了站上產(chǎn)業(yè)重要的里程碑，Actel將提供采用3x3mm封裝的低功耗IGLOO nano FPGA，這是目前市場(chǎng)上最小的可編程邏輯組件封裝。全新的微型封裝與其現(xiàn)有的小型4mmx4mm、5mmx5mm、6mmx6mm和8mmx8mm封裝相輔相成，使得IGLOO nano FPGA成為功耗敏感度和空間受限的掌上型設(shè)備別具吸引力的選擇。 Actel還擴(kuò)大了其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)商用環(huán)境工作溫度的范圍，IGLOO nano FPGA提供溫度范圍為 -20℃～ +70℃，使得大多數(shù)便攜式應(yīng)用產(chǎn)品能夠在世界各地零度以下的環(huán)境操作。
客戶還可立即取得測(cè)試但未封裝的晶元的尺寸和成本利益以及設(shè)計(jì)整合的優(yōu)勢(shì)。 nanoPrice 大量訂購時(shí)，采用QNG48封裝的1萬閘A3PN010的起價(jià)為0.69美元，測(cè)試但未封裝晶元的價(jià)格為0.49美元。Actel將為高量產(chǎn)的應(yīng)用產(chǎn)品提供超過50種價(jià)格低于1美元的產(chǎn)品。Actel并計(jì)劃在11月提供低成本的nano入門級(jí)套件，價(jià)格為49.95美元，它配備有一個(gè)采用VQG100封裝的IGLOO AGLN250，這款電路板提供多種電壓，能夠進(jìn)行快速的原型構(gòu)建，并可存取到所有的I/O接腳，展示Flash*Freeze模式控制并實(shí)現(xiàn)電池供電的運(yùn)作。 |
