在向未來發(fā)展的進程中，蜂窩手機已經(jīng)逐步演變成為一種多通道、多媒體信息終端，對音頻的需求也在基本的雙向語音通信基礎(chǔ)上發(fā)生著巨大的變化。音頻信號以模擬和多種數(shù)字格式的形式存在，并被傳輸至多種類型的模擬和數(shù)字輸出器件。供蜂窩手機使用的信號通路可以是模擬、數(shù)字，或者二者兼而有之，這取決于處理器芯片上是否含有麥克風和耳機所需的編***以及小信號放大器。而處理器的半導(dǎo)體制造工藝正在向更小尺寸、更高器件密度和更低工作電壓發(fā)展。

    數(shù)字音頻接口

    在尺寸更小的處理器上構(gòu)架任何模擬電路都將造成性能損失，例如會降低輸出功率和信噪比(snr)。因此，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和放大器功能應(yīng)當從處理器中分離出去，代之以一個或多個數(shù)字接口來連接外部的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和放大器功能，這些功能可以由分立器件提供，也可以包含在音頻子系統(tǒng)中。表1是目前一些著名的數(shù)字音頻接口，以及它們用于蜂窩手機時的優(yōu)缺點比較。

    上述每個接口都有不同的信號特點，因此必須在蜂窩手機內(nèi)進行不同處理。而現(xiàn)有蜂窩手機已經(jīng)使用的音頻控制接口包括i(sup/)2(/sup)c總線、spi等。其中，i(sup/)2(/sup)c(內(nèi)置電路)總線是蜂窩手機中最常用的控制總線，這是一種多主機、多從機2線雙向串行接口，活動線路、串行數(shù)據(jù)和串行時鐘(sda和scl)都是雙向的。連接到i(sup/)2(/sup)c總線的最大設(shè)備量需要滿足線上最大允許電容(400pf)以及127個設(shè)備地址的要求。目前有兩種形式的i(sup/)2(/sup)c，“標準”(100kbps)和“快速”(400kbps)。根據(jù)初始規(guī)定，i(sup/)2(/sup)c信號特征與5伏直流電源電壓相關(guān)，高、低電平邏輯閾值是vcc的函數(shù)，而不是固定值。

    隨著cpu的工藝尺寸變小、電源電壓和邏輯電平下降，目前有多個版本的i2c可以在低于5v直流電源電壓的條件下工作。特別是3.3vcc，其邏輯閾值固定在特殊值上，從而能夠與電源電壓低至1.8vcc的處理器發(fā)出的數(shù)字控制信號配合工作。

    未來蜂窩手機將呈現(xiàn)的新型音頻架構(gòu)

    蜂窩手機具有一個通信處理器和一個應(yīng)用處理器，每個處理器用于實現(xiàn)上述所有音頻功能。然而，這種集成所有可能的控制、數(shù)據(jù)接口、音頻格式選擇的狀況導(dǎo)致了蜂窩手機中數(shù)字音頻高度分立的架構(gòu)。為了幫助減輕架構(gòu)上的障礙、提高效率，多個蜂窩手機公司成立了移動行業(yè)處理器接口聯(lián)盟(mipi)以規(guī)劃下一代手持設(shè)備的設(shè)計，該聯(lián)盟將為手持設(shè)備中的包括音頻在內(nèi)的各種不同功能制定接口標準。但是在mipi推出統(tǒng)一標準之前，未來蜂窩手機將呈現(xiàn)出如下的新型音頻架構(gòu)。

    f1: 未來蜂窩手機的新型音頻架構(gòu)

    與模擬麥克風相比，數(shù)字麥克風可以提供更好的信噪比以及更好抗rf和emi干擾能力。在mems數(shù)字麥克風或傳統(tǒng)的駐極體電容麥克風之后，跟隨一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，將在給定的采樣速率輸出條件下直接向新總線提供音頻采樣。數(shù)字麥克風的數(shù)據(jù)可以更加直接由蜂窩手機cpu軟件控制，以提供多種語音處理功能。另一路數(shù)字麥克風可以很容易地附于總線中，以實現(xiàn)立體聲錄音，或作為麥克風陣列的一部分實現(xiàn)噪聲抑制或定向成形技術(shù)，以增強轉(zhuǎn)換收聽端的語音智能。

    為了減少內(nèi)部熱量、延長電池壽命，符合邏輯的改進是采用數(shù)字輸入、d類放大器，并直接在揚聲器處進行最終的模擬轉(zhuǎn)換�，F(xiàn)在這些直接連到總線結(jié)構(gòu)上，不需要到揚聲器的模擬連接，即可在板上將總線安裝到揚聲器安裝區(qū)域。數(shù)字放大器可以附加于揚聲器，極大地減少了它的輸出引腳emi/rfi輻射的機會。從系統(tǒng)的觀點來看，附加揚聲器非常簡單，只需連接到總線上。

    數(shù)字揚聲器是具有數(shù)字輸入的移動線圈揚聲器。若將“無濾波器”的d類放大器安裝在揚聲器框架附近，由于放大器和揚聲器之間沒有導(dǎo)線，這樣的設(shè)計可進一步降低emi/rfi。此外，蜂窩手機pcb上只有低電平數(shù)字信號，放大器和揚聲器特性可以進行匹配，從而獲得更好的效率，并且可在能夠放置數(shù)字音頻總線的地方安裝數(shù)字揚聲器。手機制造商可以支持單聲道或立體聲揚聲器，或者根據(jù)手機型號的功能需求制作揚聲器陣列以改善揚聲器麥克