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音频电路设计01_哔哩哔哩_bilibili
音频电路设计
1、音频基本介绍
1.1、设备
1.1.1、音频接口
型号：ABA-JAK-038-K44
电脑主机上的音频输出插口，一个是粉色的，用来连接麦克风或话筒，一个是绿色的，用来连接音箱或耳机。
不用的音频元器件选型，物理尺寸不一样，原理图封装也不一样！
1.1.2、耳机(听筒)
耳机（Headphone），又称耳筒或听筒，是一对转换单元，它接受媒体播放器或接收器所发出的电讯号，利用贴近耳朵的扬声器将其转化成可以听到的音波。将电信号转换成声音的器件。
工作原理：在一个置于永久磁场中的线圈中通以音频信号，产生交变的磁场(相互作用力)，从而带动听筒的发音膜震动发出声音。
4段比3段多了耳麦（话筒）功能。
（圆柱插孔的检测方式：常开型检测和常闭型检测）
1.1.3、扬声器（小喇叭）
将电信号转换成声音的器件。
工作原理：在一个置于永久磁场中的线圈中通以音频信号，产生交变的磁场(相互作用力)，从而带动听筒的发音膜震动发出声音。
听筒的阻值比较大：15-30欧；扬声器阻值：8-15欧
阻值越小，功率越大！声音也就越大。
1.1.4、咪头(麦克风)
咪头，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，是和喇叭正好相反的一个器件（电→声）。又名咪芯，麦克风，话筒，传声器。
1.2、模拟音频和数字音频
音频有模拟音频和数字音频两类。
模拟音频，就是功放输出的，驱动音箱和喇叭的音频。模拟麦克风采样回来的数据也是模拟音频。通常会有单端或差分两种信号。
数字音频，不能直接驱动喇叭，必须要通过DAC转换成模拟音频，才能发出声音来。数字音频的接口比较多，目前较为通用的是I2S、PCM、PDM和TDM接口。
1.2.1、模拟音频
在硬件产品中，模拟音频主要用在：喇叭播放声音、Line-in外接音源、麦克风输入等。设备外的音频传输一般使用模拟信号。
1.2.2、数字音频
智能硬件产品的设备内音频传输，采用I2S、PCM、TDM、PDM等数字接口。
a、I2S速度快，专门用于传音乐
I2S（Inter-IC Sound Bus）总线，又称集成电路内置音频总线；
I2S有3个主要信号：
1、串行时钟SCLK，也叫位时钟（BCLK）
2、帧时钟LRCK，用于切换左右声道的数据。
3、串行数据SDATA，就是用二进制补码表示的音频数据。
b、PCM/TDM，主要用来传语音
这里的PCM指的是PCM接口。和I2S差不多，也是4根线，通常用于AP处理器和通信MODEM之间传输语音数据（就是双向打电话的数据）。
c、PDM，只有2根线，传音乐，编码方式和I2S不同
很多数字麦克风使用的PDM接口，有数据和时钟两根线。PDM接口和I2S最大的区别是编码方式不同。
d、其他数字接口：USB
除了上述几个，在很多外接的音频模块上，用的是USB音频。
1.3、编解码芯片
编码：麦克风将声音转换为电信号，送到芯片内部，编码处理。
解码：播放音乐，或者听对方通话时，电信号转换为声音。
音频的采集流程：
音频的播放流程：
2、WM8978---凌云逻辑（★）
WM8978 是一款低功率的立体声编解码器，带有适用于立体声差分麦克风的集成式前置放大器，并包含适用于扬声器、耳机和差分或立体声线路输出的驱动器。
2.1、结构及功能框图
2.2、管脚定义
2.2.1、电源信号
| 管脚符号 | 类型 | 描述 |
| DGND | Supply | Digital ground |
| DCVDD | Supply | Digital core logic supply |
| DBVDD | Supply | Digital buffer (I/O) supply |
| SPKGND | Supply | Speaker ground (feeds speaker amp and OUT3/OUT4) |
| SPKVDD | Supply | Speaker supply (feed speaker amp only) |
| AGND | Supply | Analogue ground (feeds ADC and DAC) |
| AVDD | Supply | Analogue supply (feeds ADC and DAC) |
| VMID | Reference | Decoupling for ADC and DAC reference voltage |
2.2.1、模拟信号
| 管脚符号 | 类型 | 描述 |
| LIP | Analogue input | Left Mic Pre-amp positive input |
| LIN | Left Mic Pre-amp negative input | |
| L2/GPIO2 | Left channel line input/secondary mic pre-amp positive input/GPIO2 pin | |
| RIP | Right Mic Pre-amp positive input | |
| RIN | Right Mic Pre-amp negative input | |
| R2/GPIO3 | Right channel line input/secondary mic pre-amp positive input/GPIO3 pin | |
| AUXL | Left Auxillary input | |
| AUXR | Right Auxillary input | |
| OUT4 | Analogue Output | Buffered midrail Headphone pseudo-ground, or Right line output or MONO mix output |
| OUT3 | Buffered midrail Headphone pseudo-ground, or Left line output | |
| ROUT2 | Second right output, or BTL speaker driver positive output | |
| LOUT2 | Second left output, or BTL speaker driver negative output | |
| ROUT1 | Headphone or Line Output Right | |
| LOUT1 | Headphone or Line Output Left | |
| MICBIAS | Microphone Bias |
2.2.3、数字信号
I2S/PCM audio interface
| 管脚符号 | 类型 | 描述 |
| LRC | Digital I/O | DAC and ADC Sample Rate Clock |
| BCLK | Digital I/O | Digital Audio Port Clock |
| ADCDAT | Digital Output | ADC Digital Audio Data Output |
| DACDAT | Digital Input | DAC Digital Audio Data Input |
| 管脚符号 | 类型 | 描述 |
| MCLK | Digital Input | Master Clock Input 主时钟输入 |
| 管脚符号 | 类型 | 描述 |
| CSB/GPIO1 | Digital I/O | 3-Wire Control Interface Chip Select/GPIO1 pin 3线微处理器片选/通用输入/输出1 |
| SCLK | Digital Input | 3-Wire Control Interface Clock Input/2-Wire Control Interface Clock Input 3线/2线微处理器时钟输入 |
| SDIN | Digital I/O | 3-Wire Control Interface Data Input/2-Wire Control Interface Data Input 3线/2线微处理器数据输入 |
| MODE | Digital Input | Control Interface Selection 控制接口选择 |
2.3、WM8978硬件设计要点
2.4、WM8978硬件实战(★)
3、WM8960
3.1、硬件实战
3.2、WM8960设计注意事项
3.3、WM8960硬件实战(★)
3.3.1、WM8960硬件实战
3.3.2、WM8960
4、音频电路设计要点
5、layout设计要求
5.1、布局要求
1、接口靠近板边放置，避开其他高速信号
2、为了防止数字噪声对敏感的模拟电路的干扰，必须将二者分隔开。数字电路和模拟电路中的音频电路尽可能分隔开。
3、元件布局要使音频信号的路径最短，音频放大器要尽可能靠近耳机插孔和扬声器放置，使D类音频放大器的EMI辐射最小，耳机信号的耦合噪音最小。模拟音频信号必须尽可能靠近音频放大器的输入端，使输入耦合噪声最小。所有输入引线对RF信号来说都是一根天线，缩短引线长度有助于降低相应频段的天线辐射效应。
4、滤波电容靠近电源管脚放置。
5、模拟电路布置在PCB的一个区域，数字电路布置在另一区域，数模分开，间距＞1mm。
5.2、布线要求
1、不管是MICBIAS信号，还是MIC输入模拟信号或是音频输出信号，其信号要求均参考GND平面，且所参考的GND平面需要非常“干净”；音频信号(输入输出以及MICBIAS)以GND作为参考，音频信号的回流路径不会与其他信号公用；不管是音频信号还是其回流路径，均远离数字信号；
2、各元器件间的连线越短越好，以减少分布参数和相互间的电磁干扰。
3、左、右声道（HPL HPR）信号布线按照类差分处理，线宽宽度≥12mil，且进行包地处理。
