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。

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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。

　　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。