Đặc tính AFEDRI8201
• Các giao diện với các bộ xử lý HD-Radio băng tần cơ bản DRIx50
• Một bộ lấy mẫu tốc độ 80MHz (80MSPS)
• Một bộ ADC 12 bit với dải điện áp vào lập trình được
• Một bộ chuyển đổi xuống kĩ thuật số tích hợp
• Các bộ lọc số người dùng có thể lập trình với các hệ số 16 bit
• Giao diện điều khiển SPITM
Mô tả chức năng AFEDRI8201
Bộ biến đổi ADC AFEDRI8201, của hãng TI, được thiết kế để kết hợp với bộ xử lý số DRIx50 cũng của TI, ứng dụng cho radio HD-Radio và AM/FM. AFEDRI8201 lấy mẫu tín hiệu IF ở lối ra của bộ điều hưởng với tốc độ lên tới 80MHz để giảm ồn và cải nâng cao dải động của tín hiệu. Tín hiệu IF ở lối ra của bộ điều hưởng như chỉ ra
Trang 67
ở phần trên là 10.7 MHz cho cả AM và FM. Bộ AFEDRI8201 sau đó thực hiện các chức năng trộn, lọc và giảm tốc độ mẫu của tín hiệu để cung cấp 2 tín hiệu lối ra dải băng cơ bản I và Q cho bộ xử lý tín hiệu số. AFEDRI8201 cũng tích hợp sẵn một bộ biến đổi số tương tự 12 bit để cung cấp tín hiệu khiển độ lợi và đường phản hồi tương tự tới bộ điều hưởng.
Bộ xử lý số DRIx50 truy xuất tới thanh ghi điều khiển cũng như viết các hệ số cho bộ lọc giảm tốc của AFEDRI8201 thông qua giao diện ghép nối chuẩn SPI. Các tín hiệu lối ra băng cơ bản được chuyển tới DRIx50 thông qua giao diện ghép nối nối tiếp tốc độ cao của Texas (McBSP).
Linh kiện này yêu cầu nguồn nuôi cho phần tương tự là 3.3V và cho phần số là 1.8V. Sự tiêu tán công suất điển hình là 490mW.
Hình 3-8. Sơ đồ khối của AFEDRI8201
Trang 68
AFEDRI8201 được thiết kế để lấy mẫu tín hiệu AM, FM và HD-Radio và trộn số, lọc và giảm đi 1/10 các tín hiệu tới giải tần cơ bản. Bộ ADC tích hợp một bộ khuếch đại lấy và giữ mẫu với độ lợi có thể lập trình từ 1x tới 4x để thay đổi dải điện áp vào toàn thang của thiết bị từ 1.0V đỉnh tới 0.25V đỉnh. Khi độ lợi được thay đổi, hai chu kỳ lấy mẫu có thể cần thiết cho lối ra của ADC ổn định tới giá trị đúng. Sự thực thi được chỉ rõ cho tín hiệu IF 10.7MHz cho AM/FM cũng như tín hiệu IF AM 450/455 KHz. Các tần số tín hiệu IF khác có thể được sử dụng, nhưng không phải với băng tần cơ bản tín hiệu số AM/FM/HD chuẩn và phần mềm của bộ xử lý. Nhiều thanh ghi và các thông số của AFEDRI8201 có thể được lập trình thông qua giao diện SPI. Tuy nhiên các bộ xử lý tín hiệu số băng tần cơ bản DRIx50 cung cấp tất cả các lập trình cần thiết cho thiết bị.
Việc ghép nối với AFEDRI8201 với tầng trước và tầng sau thể hiện trên hình 3-9. 3.2.4. Bộ xử lý số băng tần sơ sở – TMS320DRI350
Những đặc tính chủ yếu TMS320DRI350
• Tương thích với hệ thống AM/FM số IBOC của iBiquity
• Thực hiện giải mã dữ liệu ngay trên chip
• Tương thích với giao diện DAC audio
• Có thể ghép nối với vi điều khiển bên ngoài và SDRAM
• Có thể thực hiện việc mô phỏng thông qua cáp JTAG
Mô tả chức năng TMS320DRI350
Bộ vi xử lý TMS320DRI350 của Texas tích hợp sẵn công nghệ HD-Radio và AM/FM tương tự cho phép có thể xử lý đồng thời cả tín hiệu HD-Radio và AM/FM tương tụ đã được lấy mẫu ở dải tần IF trên cùng một chip. Còn TMS320DRI300 chỉ xử lý HD- Radio, nó thích hợp cho các giải pháp chỉ có HD-Radio hoặc để phát triển hệ thống AM/FM tương tự sãn có một cách đơn giản và nhanh chóng. Cả TMS320DRI300 và TMS320DRI350 đều tích hợp sẵn khả năng xử lý các định dạng âm thanh MP3/MMA ứng dụng cho các giải pháp thiết kế đa dạng với giá thành thấp hơn.
Trang 69
Hình 3-10. Sơ đồ khối TMS320DRI300
Trang 70
Hình 3-12. Sự khác nhau giữa DRI300 và DRI350 3.2.5. Bộ xử lý âm thanh số
Mục đích của tầng này là chuyển đổi âm thanh dạng số từ lối ra của TMS320DRI350 sang dạng tương tự, tạo các hiệu ứng âm thanh trước khi đưa đến tầng khuếch đại công suất để đưa ra loa hoặc tai nghe. Trên thực tế ta có thể sử dụng một bộ DAC hoặc một bộ xử lý âm thanh có bộ điều biến độ rộng xung. Trong thiết kế này sử dụng bộ xử lý âm thanh TAS5508 của TI, ngoài ra nếu muốn có hiệu ứng 3 chiều ta có thể sử dụng một bộ xử lý âm thanh khác cũng của TI là TAS3103A
3.2.5.1. Bộ xứ lý âm thanh số 8 kênh – TAS5508 Các đặc tính của TAS5508 Các đặc tính của TAS5508
• Lối vào ra âm thanh
- Tự động tìm tốc độ xung đồng hồ chủ và tốc độ mẫu lấy dữ liệu
- 8 kênh vào âm thanh nối tiếp
- 8 kênh ra âm thanh điều biến độ rộng xung có cấu hình được như 6
kênh với đường ra lập thể hoặc 8 kênh riêng
- Line Output là một lối ra điều biến độ rộng xung để điều khiển bộ
khuếch đại bên ngoài sử dụng lối vào vi sai.
- Headphone PWM Output để điều khiển một bộ khuếch đại vi sai bên
ngoài
Trang 71
- Các tốc độ lấy mẫu 32, 38, 44.1, 48, 88.2, 96, 176.4, và 192kHz
- Các định dạng dữ liệu: dữ liệu vào trái phải 16, 20 hoặc 24 bit và I2C
- Tốc độ xung đồng hồ 64 x Fs Bit
- Các tốc độ xung đồng hồ chủ 128, 192, 256, 384, 512, và 768 x Fs (Lên tới
50MHz)
• Xử lý âm thanh
- Dải điều chỉnh âm lượng + 36dB tới – 127dB
Điểu chỉnh âm lượng chủ trong dải +18dB đến – 100dB
Điều chỉnh âm lượng 8 kênh riêng rẽ trong dải + 18 dB đến – 127
dB
- Âm lượng và các tốc độ cập nhật tắt tiếng có thể lập trình mềm
- Bốn bộ điều khiển trầm bổng với dải ±18 dB, các tần số góc có thể lựa
chọn, và các đường dốc bậc 2
Trái phải và trung tâm (L, R, and C)
Bên cạnh trái, phải, (LS, RS)
Phía sau trái, phải (LR, RR)
Phụ (Sub)
- Bù âm lượng có thể cấu hình
- 2 bộ nén dải động với 2 ngưỡng, 2 bộ bù lệch và 3 đường dốc
- 7 Bi-quad trên một kênh
- Bộ trộn giao nhau đầy đủ 8x8 lối vào. Mỗi lối vào kênh xử lý tín hiệu có
thể là tỉ lệ của 8 kênh lối vào
- Bộ trộn 8x2 lối ra, các kênh 1 – 6. Mỗi lối ra có thể là tỉ lệ nào đó của bất
kì hai kênh tín hiệu đã xử lý.
- Bộ trộn 8x3 lối ra, các kênh 7 và 8. Mỗi lối ra có thể là tỉ lệ nào đó của
bất kì 3 kênh tín hiệu đã xử lý
- 3 bộ hệ số lưu trên thiết bị có thể được lựa chọn thủ công hoặc tự động
(Dựa vào tốc độ dữ liệu đặc trưng)
Trang 72
- Có thể hỗ trợ sự đa dạng các thuật toán điều khiển âm trầm
• Xử lý điều biến độ rộng xung
- Cấu trúc xử lý điều biến độ rộng xung 32 Bit với độ chính xác 40 Bit
- 8x Oversampling với dạng nhiễu ồn bậc 5 ở 32 – 48 kHz,
- 4x Oversampling ở 88.2kHz, và 96 kHz
- 2x Oversampling ở 176.4 kHz và 192 kHz
- Dải động lớn hơn 102 dB
- THD+N < 0.1%
- Nền nhiễu ồn phẳng 20 – 20 kHz cho các tốc độ dữ liệu 44.1, 48, 88.2,
96, 176.4, và 192 kHz
- Tiền gia tăng tín hiệu số cho tốc độ dữ liệu 32, 44.1, và 48 kHz
- Mức logic tự động tắt tiếng mềm dẻo với khoảng thời gian và ngưỡng
có thể lập trình được cho hoạt động tự do nhiễu ồn
- Hệ thống tránh nhiễu AM tích hợp cung cấp cho ta phép thu AM sạch
- Điều khiển âm lượng nguồn cung cấp hỗ trợ cho việc tăng dải động
trong các ứng dụng hiệu suất cao
- Giới hạn điều biến có thể điểu chỉnh được
• Các đặc trưng chung
- Hoạt động tự động với giao diện điều khiển dễ sử dụng
- Giao diện tớ (slave) điều khiển nối tiếp I2C
- Hệ mạch điện tránh nhiễu AM tích hợp
- Nguồn cung cấp đơn 3.3V
- Linh kiện dạng TQFP 64 chân
- Các lối vào có thể chịu được 5V
Mô tả chức năng TAS5508
TAS5508 là bộ điều biến độ rộng xung số 8 kênh nó cung cấp đặc tính nâng cao và một mức tích hợp hệ thống cao. TAS5508 được thiết kế để giao tiếp tốt với hầu hết các bộ xử lý tín hiệu số âm thanh. TAS5508 tự động điều chỉnh các cấu hình điều khiển trong sự tham gia của xung đồng hồ, các sự thay đổi tốc độ dữ liệu và các
Trang 73
trạng thái nghỉ. Điều này cho phép TAS5508 cung cấp một cách dễ dàng để sử dụng giao diện điều khiển.
Hình 3-13. Sơ đồ khối chức năng của TAS5508
TAS5508 có thể điều khiển 8 kênh của các tầng công suất mạch cầu H (H-bridge). Các linh kiện mạch cầu H của Texas Instruments như TAS5111,TAS5112, hoặc TAS5182 + FET được thiết kế để làm việc tốt với TAS5508. TAS5508 hỗ trợ cả các cấu hình tải nối kiểu đơn và kiểu cầu. TAS5508 cũng cung cấp một lối ra vi sai hiệu suất lớn để điều khiển một bộ khuếch đại tai nghe choàng đầu bên ngoài với lối vào tương tự vi sai. TAS5508 được khuyến cáo sử dụng kết hợp với tầng khuếch đại công suất TAS5121. Hình 3-16 là sơ đồ cấu hình các kênh khác nhau khi ghép nối TAS5508 với TAS5121.
Trang 74
3.2.5.2. Bộ xử lý âm thanh số với hiệu ứng 3 chiều – TAS3103A Các đặc tính của TAS3103A Các đặc tính của TAS3103A
• Giao diện vào/ra
- Bốn kênh âm thanh vào nối tiếp
- Ba kênh âm thanh ra nối tiếp
- Hỗ trợ tốc độ mẫu trong khoảng 8kHz tới 96kHz
- Hỗ trợ 15 định dạng dữ liệu Stereo/TDM
- Chọn định dạng dữ liệu vào ra độc lập
- Kích thước từ dữ liệu có thể là 16, 18, 20, 24 và 32 Bit
• Kênh điều khiển nối tiếp I2C chủ/tớ
• Hỗ trợ 3 kênh xử lý độc lập
- Bộ trộn với bốn lối vào âm thanh lập thể, có thể thay đổi bằng phần mềm
- Hỗ trợ hiệu ứng 3 chiều (3D)
- Điều khiển số trầm bổng (Treble/Bass)
- Điều khiển số âm lượng
- Điều khiển tắt tiếng mềm (Soft Mute/Unmute)
• Đặc tính điện
- Nguồn nuôi 3.3V
- Chế độ ngủ tiêu thụ công suất thấp.
Mô tả chức năng TAS3103A
TAS3103A là bộ xử lý âm thanh số giúp tạo ra âm thanh số chất lượng cao bằng việc sử dụng đường dẫn dữ liệu 48 bit, các hệ số cho bộ lọc 28 bit, bộ hợp kênh 48 bit và một bộ cộng tích luỹ 76-bit. Với cấu trúc cho phép người sử dụng có thể thay đổi được các thông số thiết lập cho phần cứng bằng phần mềm dẫn đến rất nhiều các chức năng xử lý âm thanh theo yêu cầu của người sử dụng có thể được thực thi với thời gian phát triển nhanh chỉ trong một thiết bị nhỏ giá thành thấp và tiêu thụ ít năng lượng.
Trang 75
Hình 3-15. Sơ đồ khối phần cứng TAS3103A
Trang 76
3.2.6. Khuếch đại công suất âm thanh
3.2.6.1. Bộ khuếch đại công suất ra loa – TAS5121DKD Các đặc tính của TAS5121DKD Các đặc tính của TAS5121DKD
• Công suất hiệu thực 100W (Nối tải kiểu cầu) tải 4Ω với THD+N thấp hơn 10%
• Công suất hiệu thực 80W (Nối tải kiểu cầu) với THD+N thấp hơn 0.2%
• THD+N là 0.005% ở 1W với tải 4Ω
• Hiệu suất tầng khuếch đại lớn hơn 90% với tải 4Ω
• Thiết kế bảo vệ hoàn toàn tự động
• Linh kiện kiểu PSOP3 36 chân
• Giao diện tín hiệu số 3.3V
Hình 3-17. Sơ đồ ứng dụng TAS5121 Mô tả chức năng TAS5121DKD
TAS5121 là một tầng khuếch đại công suất số hiệu suất cao được thiết kế để điều
khiển một loa 4Ω lên tới 100W. Thiết bị chứa công nghệ PurePath DigitalTM và có thể
Trang 77
giải điều biến thụ động đơn giản để thu được sự khuếch đại âm thanh số chất lượng và hiệu suất cao. Hiệu suất của bộ khuếch đại âm thanh số có thể lớn hơn 90%, phụ thuộc vào thiết kế hệ thống. Bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá nhiệt và bảo vệ điện áp dưới có sẵn trong TAS5121, chúng bảo vệ thiết bị và các loa chống lại các tình huống sai lệch mà có thể làm hỏng hệ thống.
3.2.6.2. Bộ khuếch đại công suất cho tai nghe – TPA6100A2 Các đặc tính của TPA6100A2 Các đặc tính của TPA6100A2
• Lối ra âm thanh lập thể 50mW
• Dòng cung cấp thấp 0.75mA
• Dòng tắt thấp 50nA
• Chân tương thích với LM4881 và TPA102
• Hệ mạch điện giảm tiếng lách tách
• Bảo vệ nhiệt độ và ngắn mạch
• Giải điện áp từ 1.6V đến 3.6V
Hình 3-18. Sơ đồ ứng dụng của TPA6100A2 Mô tả chức năng TPA6100A2
TPA6100A2 là một bộ khuếch đại công suất âm thanh lập thể được đóng gói kiểu SOIC 8 chân hoặc MSOP 8 chân, có khả năng thực hiện liên tục công suất thực 50mW trên mỗi kênh với tải 16Ω. Độ lợi khuếch đại được cấu hình bên ngoài bởi giá trị của 3 điện trở trên mỗi kênh vào và không yêu cầu bù bên ngoài cho các thiết đặt từ 1 tới 10.
Trang 78
TPA6100A2 được tối ưu hóa cho các ứng dụng sử dụng acquy/pin bởi vì dòng cung cấp, dòng tắt và THD+N thấp của nó. Để đạt được dải điện áp cung cấp thấp, TPA6100A2 thiên áp BYPASS tới VDD/4. Một điện trở với trở kháng RF phải được nối từ các lối ra xuống đất để cho phép các lối ra được thiên áp tới VDD/2.
Khi điều khiển tải 16 Ω với công suất lối ra 45mW với nguồn 3.3V, THD+N là 0.04% ở 1 kHz và thấp hơn 0.2% qua băng tần âm thanh 20Hz tới 20 kHz. Với 28mW cho các tải 32 Ω, THD+N được giảm ít hơn 0.03% ở 1 kHz và thấp hơn 0.2% qua băng tần âm thanh 20 Hz tới 20 kHz.
3.2.7. Bộ điều khiển trung tâm – ATmega128L
Trong sơ đồ này ta thấy sự xuất hiện của vi điều khiển ATmega128L, đóng vai trò của một bộ điều khiển trung tâm, giám sát và điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ máy thu. Vi điều khiển này tiếp nhận thông tin điều khiển khiển của người sử dụng thông qua bộ điều khiển từ xa (giao tiếp hồng ngoại) hoặc trực tiếp từ các nút điều khiển trên máy thu và tạo ra các tín hiệu điều khiển thích hợp tới luồng hoạt động của máy thu, chẳng hạn dò kênh, chuyển kênh kênh, tăng giảm âm lượng, hiển thị dữ liệu, thông số hệ thống trên LCD, ...
Các đặc tính của ATmega128L
• Vi điều khiển AVR 8-Bit công suất thấp hiệu suất cao
• Cấu trúc RISC cao cấp
- 133 lệnh mạnh mẽ – Hầu hết đều thực hiện trong 1 chu kỳ
- 32 x 8 thanh ghi làm việc đa năng + thanh ghi điều khiển ngoại vi
- Lên tới 16 MIPS thông lượng ở 16 MHz
- Bộ nhân 2 chu kỳ trên chip
• Các phân đoạn bộ nhớ không mất khả năng chịu đựng cao
- Bộ nhớ chương trình Flash có thể tự lập trình 128 K Byte
- 4K Byte EEPROM
- 4K Byte SRAM trong
- Số lần viết/xóa: 10,000 với bộ nhớ Flash/100,000 lần với EEPROM