功率和音頻：不折不扣地集成在一起

摘要：本文主要講述如何實現便攜消費電子產品中電源管理和音頻解決方案的集成。支持市面上大多數應用處理器的這些集成器件，實現了將電源管理與音頻功能的完美結合，為制造商提供了性價比高、占位空間小的解決方案，滿足了消費者對更小尺寸和更高性能的需求。

關鍵詞：音頻編碼解碼器；電源管理；混合信號集成；AudioPlusTM器件

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.4.014

終極邊境不僅在天文學中意義重大，其在個人消費電子產品領域也顯得越來越重要。近幾年來，隨著終端用戶要求消費電子產品體積越來越小，但功能卻越來越強大，已經帶來了在器件集成不同功能模塊的需求。然而，尺寸的不斷縮小卻不能讓性能產生任何折扣；事實上，性能指標的預期一直在不斷地被推高，因此，半導體制造商們都在努力應對這項艱難的挑戰。

很明顯，對減小外形尺寸并伴以更高性能要求的這一需求常見于多媒體消費電子產品中。這些設備集成了更多、更先進的功能，以使它們能在一個競爭激烈的世界中與其他制造商的播放器形成差異化并脫穎而出。幾年前，一款便攜式媒體播放器主要被定位于僅僅是提供帶有一些有限視頻的音頻回放。現在，這些多媒體播放器外形還與其前輩們有相似之處，卻已擁有音頻回放、視頻回放、圖片存儲、互聯網連接、無線上網（WiFi）及觸摸屏、增加到更長的播放時間及更大的存儲空間。這意味著其內部電子線路需要變得更小，卻還要在一個單一的集成電路上集成更多的功能。

可以實現這種集成的一個領域存在于電源管理及音頻解決方案中。在這種情況下，特殊的混合信號技術可以被用來滿足各種音頻的需求和電源的需求。這促成了一系列高度集成的器件的開發，它們不僅支持多媒體消費電子產品與日俱增的音頻需求，還解決了不斷增長的電源管理系統的需求。圖1所示的就是一個典型的解決方案實例，其間該集成器件提供了所有多媒體設備所需的電源，以及立體聲編碼解碼器（CODEC），實現了一種性價比高、占位空間小的解決方案。

電源管理與混合信號模擬集成電路（IC）的集成有以下幾大優勢：其中包括總體系統方案面積的縮小、系統方案總成本的減少及總物料清單（BOM）元器件數量的降低。結合這些優勢，集成化為芯片開發商帶來了一套對內部模塊之間的交互作用進行全面控制的管理方案。設計師有能力在芯片內將內部模塊之間的協同互動調到最具優勢的狀態。將電源管理與音頻功能緊密地結合，可以使電源對系統功耗的突然增加反應更加靈敏，從而改善了電源的調節管理。通過縮短電源的反應時間，去除了對外部大電容的需求，因此可以使用更小、更低成本的電容。此外，借助直達音頻單元的內部電源，可使IC設計師確保當開關噪聲轉移到音頻路徑時不會發生交互影響。

這種集成的一個實例可見于歐勝最新AudioPlus?器件中的三款（WM8350、WM8351和WM8352），它們能夠支持市面上大多數應用處理器。集成到這些器件中的是一款典型多媒體設備所必需的幾個模塊，包括一個音頻編碼解碼器，它可提供高質量立體聲錄音及回放的所有必要功能；多個可編程的片上放大器，它們可允許帶來最少外部元件的耳機及麥克風的直接連接；一個可對單芯鋰電池慢充與快充（恒定電流、恒定電壓）都進行支持的片上充電器。電源管理部分擁有多達四個同步壓降轉換器、兩個升壓轉換器和四個低壓差線性穩壓器（LDO）。

簡單易用和“拆盒即用”是這些器件必須要做到的一個方面。這意味著這些器件必須擁有完全可配置的能力，如果它們在開發模式中，用戶必須有完全控制啟動配置的能力。由于添加了一個高性價比的外部微控制器，使在上電期間修改啟動寄存器變為可能。例如，微控制器（PIC）可被用來控制寄存器將電可擦只讀存儲器（EEPROM）中內容寫進WM835x中，圖2描述了通過啟動程序引入推薦的初始化的一個實例。

對一個全新的集成電源管理和音頻器件系列的需求，將使設計師在集成中又再上了一個臺階。在不影響音頻性能或電源管理的前提下，設計師可以全神貫注地致力于其系統的附加價值和功能，把電源管理和音頻的集成部分交給專家來做。