基于I2C总线控制的音频处理电路设计

高音处理的滤波器由内部电阻阵列、外接电阻、外接电容组成，电路原理图如图9所示。

　　由阻抗分压特性可知滤波器的传输函数：

　　由传输函数(4)可知：外接的串连分立电阻电容可实现高音峰值频率的设定；内部分压电阻在I2C总线控制译码的作用下控制不同的开关导通，实现不同的分压比例决定信号的增益大小；最上端的交叉开关对通过改变滤波器的输入和输出，调节整个电路模块对音频信号的增强还是衰减。

　　1．5 输出通道平衡度调整设计

　　高性能的音频处理器要求多声道输出驱动不同的音响系统实现立体声效果，这里音频处理器实现了4路独立的音频信号输出，可驱动4个不同的音响，且不同支路的音频信号在I2C总线控制下实现不同的衰减处理，达到实现调整通道之间的平衡度的目的。由结构框图(图2)所示，将这四路音频输出通路分别称为右前置、右后置、左前置、左后置等。

　　2 版图设计和测试结果

　　2．1 版图设计

　　这里设计的音频处理器芯片采用CMOS工艺实现了低功耗、高性能、低失真度等特点，采用CANDENCE的版图绘制工具完成了版图设计，整个版图如图10所示。在版图设计中要考虑左右声道的音频信号间的隔离减少声道之间的串绕影响；同时注意音频信号线同I2C控制线之间的隔离，避免在不同的控制模式下产生噪声干扰；最后在优化性能的同时尽量优化版图面积减少芯片的成本。

　　2．2 测试结果

　　这里设计的音频处理器电路经流片、封装、测试各项指标完成且达到了预定的目标。

　　测试说明：

　　(1)增益控制的测量；通过微处理器向电路发送不同的I2C控制命令，在音频输入端加频率为1 kHz、峰峰值为100 mV的正弦信号，在不同的控制制下测试输出节点的信号波形峰峰值，利用峰峰值计算各级的增益，得到表1的测试结果。

　　(2)高低音频率响应的测试；通过微处理发送命令使得音频电路处于高低音控制模式，通过改变输入信号的频率，峰峰值设定为100 mV的正弦信号，在不同增益控制级别下测试不同频率信号下的输出信号峰峰值，进而计算该频率和增益级别下的增益。利用测试得到的数据绘制频率响应曲线如图 11所示。

　　3 结 语

　　在此详细分析了高性能音频处理器的功能要求．根据各功能要求设计了实现各功能要求的电路结构，设计实现了一款应用于汽车音响及家用娱乐音响系统的音频处理器芯片，该芯片极高的性价比使其具有广阔的市场空间。