一種基于WM8741的音頻解碼器研究與設計

　　1 引言

　　音頻解碼器廣泛應用于日常生活中。不同應用場合對音頻解碼器性能的要求差異很大。而影響音質的因素有多種，如音頻編碼格式、傳輸方式、編解碼器件的性能等。數模轉換是解碼電路的關鍵部分，其性能高低直接影響聲音回放質量。為了獲得高質量的模擬聲音信號，這里設計一種基于高性能立體聲數模轉換器WM8741的音頻解碼器設計方案，該系統支持高達24位、192kHz的數字音頻信號解碼，還支持其他多種速率的標準數字音頻信號的輸入。

　　2 WM8741簡介

　　WM8741是Wolfson微電子公司生產的一款針對高端音頻應用的高性能立體聲數模轉換器，可應用于專業音頻系統、家庭影院、A／V接收設備、CD／DVD播放器等。其內部具有抖動數字內插值濾波器、精細分辨率音量控制和數字去加重功能、1個多比特∑-△調制器以及帶有差動電壓輸出的開關電容多位電路級。特有的可編程配置的高級數字濾波器允許用戶靈活選擇群延時、相位延遲、脈沖響應等。音頻輸入接口支持I2S、Left-justifted、Right-justified和DSD格式。當以PCM信號輸入時，器件能夠接收字長度16～32位，采樣轉換速率32～192kHz。該器件具有硬件和軟件兩種控制方式，并通過外部引腳進行切換選擇。軟件控制模式下，外部CPU通過2線或3線方式訪問其內部所有寄存器并設置參數。WM8741的信噪比達128dB(單聲道)，動態范圍達125dB，通道分離度達130dB，電源抑制比可達-80dB(100mVpp，lkHz)。轉換后的模擬電壓采用差動方式輸出。WM8741的數字部分的供電電壓為3．0～3．6V，額定工作電壓為3．3V；模擬部分的工作電壓為4．5～5．5V．額定工作電壓為5．0V。該器件采用28引腳SSOP封裝。

　　3 解碼器硬件設計

　　3．1硬件組成

　　圖1是該解碼器硬件結構框圖，其中數字音頻接收器采用CirrusLogic公司的高速數字音頻接收器CS8416，該器件支持包括S／PDIF在內的多種音頻輸入，取樣頻率范圍為32～192kHz。CS8416通過I2S接口與WM8741相連接。I2S總線只處理音頻數據，其他控制信號必須單獨傳輸。CS8416的工作原理：接收器把接收到的S／PDIF格式的數字音頻數據進行解碼轉換，同時重建音頻數據中的時鐘并提供給后續WM8741，音頻數據則通過I2S總線接口發送給WM8741。WM8741按照設定的參數完成數模轉換后，再以差分形式輸出左右通道的模擬音頻信號，并經低通濾波器濾除高頻諧波噪聲，最終得到高質量模擬電壓信號。如果輸出接口為RCA，還需將差分信號轉換為單端信號。