在高端音頻ADC上，動(dòng)態(tài)范圍已不再是唯一指標(biāo)

作為音頻處理電路中兩大關(guān)鍵器件之一，音頻ADC承載了將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的重任，是各種音頻輸入設(shè)備中優(yōu)先考慮的一環(huán)。而要說高端的音頻ADC的話，最有名的莫過于TI的Burr Brown ADC以及ESS的Sabre ADC了，而兩家正好最近也推出了一系列新品，我們不妨一起來了解下當(dāng)下高端音頻ADC有哪些變化。

ESS

今年4月，ESS發(fā)布了一款全新的雙通道高性能音頻ADC，ES9826。與去年開始發(fā)布的ES9027MPRO和ES9027PRO這兩大旗艦音頻DAC一樣，ES9826成了其音頻ADC陣容中，首個(gè)用上了第四代Hyperstream調(diào)制器的產(chǎn)品。根據(jù)ESS的說法，第四代Hyperstream調(diào)制器與上一代架構(gòu)對(duì)比，通過降低數(shù)字噪聲改善了音頻性能，同時(shí)還顯著降低了功耗。不過根據(jù)其公布的本底噪聲數(shù)據(jù)來看，依然維持著和上一代一樣的200kHz。

除此之外，ES9826的另一大特色在于除了兩個(gè)基于第四代Hyperstream調(diào)制器的ADC外，還集成了一個(gè)+30dB的可編程增益放大器以及一個(gè)高性能的模擬鎖相環(huán)。在對(duì)麥克風(fēng)的支持上，ES9826也沒縮水，不僅集成了一個(gè)MIC BIAS調(diào)制器支持模擬麥克風(fēng)，還集成了一個(gè)立體聲PDM接口來支持?jǐn)?shù)字麥克風(fēng)。再加上除了支持I2C/SPI軟件控制外，ES9826還支持硬件模式，無需外部源編程，如此一來直接為客戶省掉了諸多額外的BOM成本。

從參數(shù)指標(biāo)上來看，32位的ES9826可以做到+115dB DHR的單通道動(dòng)態(tài)范圍，但在可選的自動(dòng)范圍增強(qiáng)（ARE）功能下，可以進(jìn)一步提升單通道動(dòng)態(tài)范圍至+123dB。在輸出上，ES9826可以做到最高768kHz的PCM采樣率，結(jié)合其動(dòng)態(tài)范圍表現(xiàn)，足以用于各種專業(yè)麥克風(fēng)、錄音設(shè)備以及視頻會(huì)議系統(tǒng)。

TI

TI最近則將重心放在了前景可觀的車載音頻上，推出了一系列車載音頻ADC，比如PCM6120-Q1。PCM6120-Q1是TI專為車載音頻打造的雙通道音頻ADC，支持2通道的模擬麥克風(fēng)輸入和4通道的數(shù)字PDM麥克風(fēng)輸入。

PCM6120-Q1同樣集成了一個(gè)極低噪聲的前端PGA，配合動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)器可以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益自動(dòng)調(diào)整。PCM6120可以提供113dB的動(dòng)態(tài)范圍，在動(dòng)態(tài)范圍加強(qiáng)（DRE）啟用后可以實(shí)現(xiàn)最高123dB的動(dòng)態(tài)范圍。除此之外，該ADC也集成了PLL、HPF，并可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)768kHz的采樣率。

除了高集成度外，PCM6120-Q1的低功耗特性使其可以采用3.3V乃至1.8V單電源供電，所以特別適合智能座艙這種空間受限的音頻工況。除了可以用于座艙內(nèi)的語音指令系統(tǒng)外，還可以用于對(duì)路噪、動(dòng)力系統(tǒng)噪聲進(jìn)行主動(dòng)消除的降噪系統(tǒng)。

高端音頻ADC的新應(yīng)用

在音頻ADC主打的音頻錄制領(lǐng)域，近期冒出了很火的32bit浮點(diǎn)錄制的概念。與32bit定點(diǎn)錄制不同的是，其分辨率依然是24位，只不過加入了8位指數(shù)來進(jìn)一步提高動(dòng)態(tài)范圍。傳統(tǒng)的24位音頻最大動(dòng)態(tài)范圍只有144dB，而32位浮點(diǎn)音頻不僅可以記錄0dB以上的聲音，還可記錄最高1680dB的動(dòng)態(tài)范圍。

而實(shí)現(xiàn)這一應(yīng)用靠的正是兩個(gè)乃至多級(jí)ADC的組合，一個(gè)處于高增益，一個(gè)處于低增益。多級(jí)ADC混合得到的信號(hào)通過FPGA等單元的處理后，就得到了32bit的浮點(diǎn)音頻數(shù)據(jù)。正因?yàn)橛辛巳绱藦?qiáng)大的動(dòng)態(tài)范圍，這樣在音樂或會(huì)議錄制等場(chǎng)景中，就不再需要考慮增益設(shè)置過高而產(chǎn)生爆音的問題，因?yàn)榛静粫?huì)再出現(xiàn)因?yàn)槌^動(dòng)態(tài)范圍而失真的情況。