选择高性能音频ADC，让声音信号接近原声

立体声音频模数转换器(ADC)专用于需要高性能的数字音频应用，它将模拟信号转成数字信号。高性能音频ADC应用范围很广，包括Hi-Fi媒体播放器系统、舞台音响系统、外挂音箱解决方案、高清AV/DVD接收机、车载音频系统以及专业音频平台、AV/DVD刻录机等。德州仪器(TI)中国区市场开发高性能模拟产品销售工程师信本伟指出：“对于那些数字音频源和模拟音频源相混合的应用而言，音频ADC是必不可少的，2个或2个以上的通道均需要音频ADC。” 欧胜公司技术市场工程师Duncan Macadie则将音频ADC在不同应用中的作用更详细地描述如下： 1. 在语音系统、AV影像产品等对还原真度有较高要求的应用中都需要用到高性能音频ADC，它能够使声音信号更加接近原声，并降低噪音，从而保障产品的音频质量。
2. 在录音应用方面，需要高性能音频ADC充当到麦克风的接口。麦克风偏压、可编程增益放大器和自动电平控制(ALC)等集成功能，可以优化输出到ADC的信号水平，从而增加附加值，帮助降低制造成本及缩小占位面积。
3. 对于具有减噪功能的蓝牙耳机，经常需要额外的AD转换通道用于减噪功能。无线耳机应用存在空间限制，要求使用尽可能小的封装和最高的集成度。比如凭借较小的外形尺寸、低功耗和集成的麦克风接口，欧胜的ADC技术最近被一款高性能无线减噪耳机选中。
4. 对于AV接收器、电视和DVD刻录机等高性能音频系统，需要高性能ADC，以提供模拟音频输入连接。通过集成一个多路复用器、S/PDIF发射器和增加TDMA功能以支持多个ADC通道共享同样的数字总线。
5. 数码相机目前通常也需要提供录像模式和语音备忘录功能。用户现在期望在录音时得到接近CD的音质。背景噪音、风噪和来自镜头马达的噪声可能为系统设计带来困难的挑战。ADC通常集成到编解码器之中，而编解码器包含内置DSP功能用于执行风噪滤波器、可编程陷阱滤波器以及先进的自动电平控制，用于在讲话者与麦克风之间的距离未知的情况下使记录到的信号强度最大。 美国国家半导体亚太区市场经理郭俊杰则补充说道：“在一些要求语音识别的应用中，比如硬盘录像机(DVR)和智能手机等中也要用到音频ADC。” 那么，不同的应用中，应该如何选择音频ADC呢？ 选择音频ADC的考量要素 信本伟指出，音频ADC专门针对音频信号进行了优化，频率范围为20Hz~20kHz。其它主要特点还包括：获取模拟音频信号和输出数字PCM、右对齐、左对齐、I2S、采用过采样-∑架构，提高了系统SNR，降低了系统THD，并且能够去除音频频带的噪声底限。“在选择一款ADC时，最重要的参数为动态范围和THD+N。”他解释说，“因为根据其系统解决方案要求的动态范围和THD+N来选择适当的ADC将有助于降低总体成本。如果有多通道要求，那么可以选择高度集成的多通道ADC，这样也可节约材料清单(BOM)成本。”

Macadie：选择满足基本性能要求的ADC可降低总体系统复杂性、减小外部元件数量和所占用的PCB空间。IgCesmc

然而，Macadie则认为，在消费类产品中，专业的ADC主要体现在SNR这一参数上。他解释，对于电池驱动的便携产品，衡量ADC的关键性能参数是SNR、THD+N、频率响应。由于ADC 可以在不使用的时候断电，因此快速的pop free加电与断电非常重要。最大限度地降低功耗可以延长电池工作时间，而小型QFN或者CSP封装可以确保其占用最小的PCB面积，需要的外部元件数量最少。麦克风接口、线输入、ALC和TDMA接口等额外的功能，可以降低总体系统复杂性。 Macadie接着分析说：“而高性能的消费应用对SNR和THD+N两个参数要求都较高。高输入阻抗确保ADC输入级与线输入阻抗匹配。能够直接连接2Vrms或者更高的信号电平的ADC，可以省掉外部电平转换器件。一个集成多路复用器可以允许同一个ADC处理多个音频通道。”他还指出，在此类应用中，ADC性能的评测不再限于量化指标，设计师将开始通过听音试验来评估ADC的音质。” 此外，Macadie还认为，用户在选择ADC时还需要考虑供应商的技术与销售支持能力。ADC系统设计是比较复杂的，从ADC的平均销售价格相对高于DAC就可见一斑。为了实现最佳性能，用户经常要求ADC供应商提供专家支持。 最后，用户还要考虑供应商的信誉。在混合信号音频市场，供应商通过自己生产可以提供与众不同的音质的产品，并逐渐建立了自己的声誉。这在专业的高性能应用领域非常重要。 从成本角度来考虑，Macadie提出了一个更新的建议：“我建议选择一个可以满足基本系统性能要求的ADC，而其一系列增值特点可以帮助降低总体系统复杂性、减少外部元件数量，并减小所占用的PCB空间。”他接着举例解释说，例如选择ADC包含2Vrms输入可以省掉外部电平转换器件，集成TDMA接口允许多个产品共享同一个数据总线，内部多路复用器可以减少外部元件数量，新型先进封装类型可以显著减少PCB占用空间。 NSC的郭俊杰则从另一个角度阐述了如何选择ADC。他认为选择集成的解决方案非常重要，比如ADC需要与PLL、ADC和DAC集成在一起。他解释说：“不同的应用选择也不同。有些用户考虑SNR、分辨率和取样速率，但有些则会考虑PSRR或DR。由于现在许多应用与MP3/MP4录音有密切联系，音质将基于最终用户的选择。在信号源方面，分辨率和取样速率将动态变化，如果看作CD音质，16位和44.1KHz是标准选择，但到下一个记录时，针对较差或较好的音质，用户则可能需要较低或较高的分辨率及不同的取样速率。因此，需要PLL配合ADC来完全任务。”他建议用户在选择音频ADC时首先考虑是否是集成方案，然后考虑解决方案尺寸、信号路径、SNR、PSRR、电源电压、输出能力(喇叭、耳机、数字音频格式)等。 新产品不断推出 TI最新推出一款ADC为PCM4222，这是一款124dB动态范围、192KHz、300mW功耗的立体声高性能ΔΣ音频ADC。信本伟介绍说：“其优点主要有：124dB调制器输出实现了最高性能、串行总线上的菊花链式多个PCM4220、每个通道的电阻为150m，仅为同类产品的一半。” 欧胜的音频ADC产品线很广，在此推荐具有麦克风前置放大器的单声道ADC WM8952、具有麦克风输入的单声道ADC WM8950、具有4个输入选择器的立体声ADC WM8775以及具有PLL与TDM接口的立体声ADC WM8953等。 NSC则提供一系列数字音频子系统，比如其型号为LM4935的音频子系统，具有双模式立体声耳机和单声道高效扬声器、放大器和多用ADC。