音频IC测试面临新挑战

关键字：音频IC

HDTV（高清电视）正在通过下一代 SoC（单片系统）平台呈现强劲的势头，这是一个众所周知的趋势。用于机顶盒、电视监视器、硬盘播放机，以及（不久将来的）移动媒体播放机都将具备 HD 能力。但这一变革的另一个方面却未被公众注意到，这就是音频质量。

高清晰音频的问题不仅存在于电路设计中。事实上，模拟 IC 设计者一直在提供一些DAC 和放大器，它们的性能显然优于分立元件黄金时代的任何产品。问题是特性描述与测试。正像很多模拟设计师以及音响玩家们所说的那样，即使在特性描述平台上，高端音频的质量也非常难于量化，并且几乎不可能在制造测试环境中作验证。SoC 设计者现在正在与有经验的模拟 IC 设计者一起评估这种新挑战。

问题何在？

新的测试与测量挑战来自于两种势力的融合。一个是前面提到过的，数字码流提供高质量音频的能力越来越强。更准确地说，质量逐渐提高的声源素材已不是问题。人们总可以将一个好的码流转换为中等的音频信号。另一个是消费者的期望在提高。当数字音频还只是 MP3 码流，或类似有损音源的音频时，编解码器是根本问题所在，而通常不需要关注模拟电路。用户会与便携式磁带播放机和 CD 播放机做对比以评判 MP3 播放器的效果，多数情况下后者音质会更差。

美国国家半导体音频产品营销总监 Gary Adrig 认为：“对 MP3 播放机输出质量的要求实际上是高性能耳机的兴起而推动的，而不是音源。随着耳机的进步，我们看到一些过去要求不高的客户现在需要 100dB

当内容供应商开始转向更低压缩率（因而有更高的码率）时，芯片设计者就不得不转向更宽的数据路径和更好的 DAC，才能使硬件的噪声本底低于解码音源的固有噪声电平。除了 MP3 的限制以外，市场竞争也表明消费者正在提高对声音质量的鉴别能力。

随着声道从过去的 16 b、44.1k 采样/秒的 CD 质量上升到高于 24 b、192k 采样/秒的 DVD Audio，新型 HD 媒体也已经迈出了步伐。这种性能无疑会使高端设备的购买者置疑他们听到的声音质量。德州仪器公司营销经理 Kevin Belnap 说：“我们已经身处家庭影院市场。一旦我们达到了最低的噪声与谐波失真水平时，就会遇到一大堆聆听者偏好问题，如音场和全电子管情况等。”

但爱挑剔的耳朵还不止如此。机顶盒和转换盒、高清电视机，甚至便携设备的用户都要求声音要远好于原来的听感。一位专业音频开发人员的经验可以为这种进展的原因作出说明。Morten Lave 是一家录音室监听音箱开发商 TC Applied Technologies 的首席执行官，他谈到自己对 MP3 的体验：“我有一台 iPod，于是我决定把一些音乐放进去。我全用默认方式，结果却很糟糕，打击乐器的声音很可怕。于是我把码率提高到 192 kHz。现在声音质量接近了 iPod 上用廉价耳机的效果，但是，如果我把它接到家中的音响系统上，我仍然能清楚地听到压缩的人为现象。”有了新型的无损数据类型后，电子设备不再受制于 MP3 压缩的限制。它们本身就成为了问题。

我全用默认方式，结果却很糟糕，打击乐器的声音很可怕。于是我把码率提高到192kHz。现在声音质量接近了iPod上用廉价耳机的效果，但是，如果我把它接到家中的音响系统上，我仍然能清楚地听到压缩的人为现象。”有了新型的无损数据类型后，电子设备不再受制于MP3压缩的限制。它们本身就成为了问题。

这种对音频质量增长的需求本身是可以控制的。机顶盒和电视市场（其中的空间和成本还不是主要因素）上的大多数SoC供应商现在只为外部模拟芯片或芯片组提供一个数字输出。这样就将特性描述与测试问题转嫁给了从事模拟领域的公司，它们更熟悉这些问题。但是两个融合力量中的第二种力量正在堵塞这个SoC设计小组的漏洞。这个力量就是集成化。

正如一家SoC供应商所说，市场上对更高集成度存在着普遍的需求，迫使SoC供应商将DAC（以后还有小型功放）置入主核内。这种方案不但又提出了曾广泛讨论的有噪声的低电压数字CMOS环境中的精密模拟设计问题，而且还把特性描述与测试问题扔给了SoC小组。

Bel nap称：“我们已经看到了集成会带来的问题。早期MP3播放器的制造商们试图在自己的芯片中集成一个脉宽调制处理器和DAC，但质量达不到那个程度。现在，随着HD DVD或Blu-Ray逐步整合到家用接收机中，我们正在讨论更富挑战性的集成，以及一个全新水平的声音质量。”

高质量音频输出

可以用下列方法估计下一代SoC特性描述的问题，即将SoC设计者通常用于描述模拟输出特性的方式与高端音频市场上的新兴技术作比较。这种比