延長電池使用時間的訣竅：運用具備訊號處理功能的超低功耗音訊編譯碼器

作者：Luca Cacioli 及 David Zaucha，德州儀器

隨著超低功耗編譯碼器具備嵌入式迷你 DSP 及強大圖形式程序設計工具的發展，制造商逐漸能夠達到便攜式裝置制造的復雜需求。

便攜式消費性電子裝置的制造商面臨許多挑戰。他們必須開發出符合成本效益又兼顧高效能與多功能音訊解決方案，同時延長電池的使用時間。另一方面，制造商還得縮短開發時間，以便搶先在市場上推出新產品。隨著超低功耗編譯碼器具備嵌入式迷你 DSP 及強大圖形式程序設計工具的發展，制造商如今已經能夠因應這些復雜的需求。

針對需要獨立式編譯碼器的系統，以及將嵌入式模擬 I/O整合于基頻或應用處理器芯片的系統，這些裝置的超低功耗及處理功效能夠為其提供低功耗音訊解決方案。圖形程序設計環境及豐富的軟件鏈接庫能夠縮短應用程序的開發完成時間，使其遠少于在一般程序設計環境下進行開發所需要的時間。

就低功耗運作方面而言，許多新一代的低功耗編譯碼器都能夠以單一 1.5V 至 1.8V 電壓運作模擬及數字核心，若以低達 1.26V 的電壓運作數字核心，還能夠進一步降低功耗。許多裝置都有低功耗運作模式，然而，額外的功率調節選擇能夠讓設計人員根據錄制及播放時使用的個別配置及處理選項來調節功率，這可協助設計人員將功耗降至較低，進而機動性地根據輸入及輸出的信道數、輸出驅動需求、取樣率、輸入與輸出所需的訊號噪聲比 (SNR) 效能以及使用的處理功能等不同條件進行較佳化。

如圖 1 所示，編譯碼器的耗電量可透過這項功能進行調節，對于不同的音訊再現模式 (來電、簡訊鈴聲、語音通訊及音樂播放)、不同的 I/O 配置 (手機與手機操作) 及不同的訊號處理需求 (低噪聲與高噪聲通訊環境) ，皆能達到較佳效能。針對無需轉換的模擬旁路運作模式、PLL 與無需 PLL 的運作，或者 D 類與 AB 類耳機驅動配置，功率調節控制都能夠提供額外的配置選項，而這些配置控制皆是透過 I2C 或 SPI 總線進行管理。

圖 1. SNR 及電壓的提升將使功耗增加。使用者可以根據自身的應用及系統需求來調節功率。

功率調節能夠大幅延長便攜式音訊裝置的電池使用時間。低功耗運作模式能夠使具備訊號處理功能的超低功耗編譯碼器將來電 / 簡訊鈴聲的功耗降至 5mW 以下，并且使 8kHz 或 16kHz 語音通訊的功耗降至 7mW 以下，同時使較高音質 44.1kHz 立體聲耳機音樂播放的功耗降至 10mW 以下。

結合超低功耗資料轉換及低功耗訊號處理等功能在同一芯片上能夠使內含應用處理器及編譯碼器的一般系統架構發揮顯著的節能效用。在這些架構中，超低功耗編譯碼器能夠執行應用處理器的部分或全部音訊處理功能。

具備基頻芯片或應用處理器芯片的系統都有模擬輸入及/或輸出功能。具有訊號處理功能的編譯碼器提供了一個成本低且開發過程短的解決方案，能夠整合其它功用或功能，完全不需要重新進行程序設計或更換現有的基頻或應用處理器，另一項可延長電池使用時間的強大工具是具備嵌入式迷你 DSP 的全新超低功耗編譯碼器。這些裝置及其強大的圖形程序設計工具能夠為眾多便攜式音訊處理及通訊系統架構提供低功耗的音訊解決方案。其中，立體聲播放的功耗可低至 2.4mW，這是透過使用圖形軟件環境進行程序設計而達成的，也可簡化制造商的程序設計。

便攜式消費性電子產品市場的競爭十分激烈，而且變化步調相當快。快速的上市時程及超低的功耗能縮短制造商的設計過程，并協助他們開發出與眾不同的產品。而具備整合式 DSP 的超低功耗音訊轉換器以及有助于加速程序設計的圖形式軟件開發環境即為其中的競爭優勢。

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關于作者

Luca Cacioli 是德州儀器便攜式音訊轉換器的便攜式音訊營銷經理，本身擁有意大利佛羅倫薩 Universita' di Firenze 的 BSEE/MSEE 學位及美國德州達拉斯 Southern Methodist University (SMU) 的 MBA 學位。

David Zaucha 是德州儀器便攜式音訊轉換器的軟件開發經理，本身擁有美國麻薩諸塞州艾摩斯特市 University of Massachusetts 的 BSEE 學位及美國紐約州羅契斯特市 University of Rochester 的 MSEE 學位。

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