Skype TV和远端扬声器的音频电路配置
简介
max9860提供skype语音采集所需的系统模块和性能，在麦克风输入引脚和内部模/数转换器(adc)之间可选择0db至50db之间的任何增益(1db步长) (图1)。adc的输出级可以选择-12db至+3db的额外增益。器件的数字音频接口输出符合标准i²s、左对齐或tdm协议，用于系统应用处理器之间的通信。所有设置通过2线i²c兼容接口编程。
图1. max9860结构图，adc通路。
推荐的麦克风前置放大器电路
对于skype应用，推荐在max9860模拟输入之前使用一级额外的前置放大器，确保提供足够增益。可以使用单电源供电的双通道、低噪声运算放大器，如max4253。确保外部运算放大器的信噪比(snr)大于max9860的snr，这一点非常关键，由此可以获得较好的整体snr性能。外部运算放大器电路也可用作低通滤波器，抑制高频噪声。
有两种推荐的麦克风配置用于远端skype系统：四个麦克风阵列和两个麦克风阵列。图2和图3所示为采用四个麦克风阵列所推荐的输入原理图。当采用两个麦克风阵列时，移除mk3、 mk4、fb3、fb4、c101、c102、r91和r101，同时，把r41和r42更改为0ω。图4和图5所示为采用两个麦克风阵列时推荐的输入原理图。
图2. 四路麦克风输入电路。
图3. 四路麦克风的放大器电路。
图4. 两路麦克风输入电路。
详细图片(pdf, 278kb)
图5. 两路麦克风的放大器电路。
通过把一个麦克风信号连接到左声道输入、另一个麦克风信号连接到右声道输入，max9860可支持两个麦克风阵列。把两路麦克风信号之和连接到左声道输入、其余两路麦克风信号之和连接到右声道输入，可以支持四麦克风阵列。
将寄存器0x0e和0x0f设置为0x00，禁用agc。虽然max9860内置自动增益控制(agc)，在skype应用中最好关闭这一功能。skype具有特殊的agc算法，运行在主机平台。由skype提供的应用程序接口(api)控制增益，需通过更改寄存器0x0c设置增益。
为优化启动性能，通过向寄存器0x0c写入0x34选择起始增益为0db。随后，通过寄存器0x83打开模拟录音通道，启动器件工作。置位第1位和第0位分别打开左、右声道adc;置位第7位，启动max9860工作。
一旦器件开始工作，利用寄存器0x0c选择麦克风前置放大器增益和pga增益，以更好满足所预期的模拟输入信号水平。所推荐的i²c编程顺序如表2所示。
布局和接地
在skype应用中，合理的布局和接地有助于优化性能。在设计max9860的pcb时，需要将max9860的模拟部分与数字部分分隔开，确保模拟音频信号周围没有数字信号布线。推荐通过双绞线把麦克风信号连接到pcb输入。麦克风尽量靠近运算放大器放置。
为了提高输入电路的抗干扰能力，麦克风输入信号的负极(micln、micrn)接交流地，接地端应尽可能靠近运算放大器的输出(mix_micl、mix_micr，如图3、图5所示)。把miclp和micln按照差分对方式连接到max9860，保证信号的正端和负端采用相同的走线长度、通过相同路径。对micrp和micrn采用相同方法设计。
在pcb的专用层使用大面积的连续地层，以减少回路面积。使用尽可能短的走线把agnd、dgnd和micgnd直接连接到接地层。合理的接地能够提高音频质量，减少通道间的串扰，并可防止任何数字噪声耦合到模拟音频信号。
引脚reg、preg和ref的旁路电容通过最短走线直接接地，确保以最短引线接至agnd和micgnd。avdd直接旁路到agnd，micbias直接旁路到micgnd。
把所有数字i/o端口连接到接地层，采用最短走线接至dgnd;dvdd和dvddio直接旁路到dgnd。
max9860采用薄型qfn封装，下方带有散热裸焊盘。裸焊盘至pcb的直接导热路径改善散热，该焊盘降低了封装热阻，把散热裸焊盘连接至agnd。
评估板(ev kit)提供了一个max9860布局示例。利用max9860evkit软件可快速设置max9860，通过软件方便地控制所有内部寄存器。
结论
max9860提供所有必要功能，在改善音频质量的同时可满足不同系统需求。采用本文推荐的配置，很容易实现skype应用的原型开发。可申请获得max9860评估板和评估软件。
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图1. max9860结构图，adc通路。
推荐的麦克风前置放大器电路
对于skype应用，推荐在max9860模拟输入之前使用一级额外的前置放大器，确保提供足够增益。可以使用单电源供电的双通道、低噪声运算放大器，如max4253。确保外部运算放大器的信噪比(snr)大于max9860的snr，这一点非常关键，由此可以获得较好的整体snr性能。外部运算放大器电路也可用作低通滤波器，抑制高频噪声。
有两种推荐的麦克风配置用于远端skype系统：四个麦克风阵列和两个麦克风阵列。图2和图3所示为采用四个麦克风阵列所推荐的输入原理图。当采用两个麦克风阵列时，移除mk3、 mk4、fb3、fb4、c101、c102、r91和r101，同时，把r41和r42更改为0ω。图4和图5所示为采用两个麦克风阵列时推荐的输入原理图。
图2. 四路麦克风输入电路。
图3. 四路麦克风的放大器电路。
图4. 两路麦克风输入电路。
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图5. 两路麦克风的放大器电路。
通过把一个麦克风信号连接到左声道输入、另一个麦克风信号连接到右声道输入，max9860可支持两个麦克风阵列。把两路麦克风信号之和连接到左声道输入、其余两路麦克风信号之和连接到右声道输入，可以支持四麦克风阵列。
将寄存器0x0e和0x0f设置为0x00，禁用agc。虽然max9860内置自动增益控制(agc)，在skype应用中最好关闭这一功能。skype具有特殊的agc算法，运行在主机平台。由skype提供的应用程序接口(api)控制增益，需通过更改寄存器0x0c设置增益。
为优化启动性能，通过向寄存器0x0c写入0x34选择起始增益为0db。随后，通过寄存器0x83打开模拟录音通道，启动器件工作。置位第1位和第0位分别打开左、右声道adc;置位第7位，启动max9860工作。
一旦器件开始工作，利用寄存器0x0c选择麦克风前置放大器增益和pga增益，以更好满足所预期的模拟输入信号水平。所推荐的i²c编程顺序如表2所示。
布局和接地
在skype应用中，合理的布局和接地有助于优化性能。在设计max9860的pcb时，需要将max9860的模拟部分与数字部分分隔开，确保模拟音频信号周围没有数字信号布线。推荐通过双绞线把麦克风信号连接到pcb输入。麦克风尽量靠近运算放大器放置。
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在pcb的专用层使用大面积的连续地层，以减少回路面积。使用尽可能短的走线把agnd、dgnd和micgnd直接连接到接地层。合理的接地能够提高音频质量，减少通道间的串扰，并可防止任何数字噪声耦合到模拟音频信号。
引脚reg、preg和ref的旁路电容通过最短走线直接接地，确保以最短引线接至agnd和micgnd。avdd直接旁路到agnd，micbias直接旁路到micgnd。
把所有数字i/o端口连接到接地层，采用最短走线接至dgnd;dvdd和dvddio直接旁路到dgnd。
max9860采用薄型qfn封装，下方带有散热裸焊盘。裸焊盘至pcb的直接导热路径改善散热，该焊盘降低了封装热阻，把散热裸焊盘连接至agnd。
评估板(ev kit)提供了一个max9860布局示例。利用max9860evkit软件可快速设置max9860，通过软件方便地控制所有内部寄存器。
结论
max9860提供所有必要功能，在改善音频质量的同时可满足不同系统需求。采用本文推荐的配置，很容易实现skype应用的原型开发。可申请获得max9860评估板和评估软件。
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