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RFID蜂窝电话音频方案:应对复杂电路与噪声挑战
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更新于2024-09-02
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RFID技术中的GSM/GPRS蜂窝电话音频记录/回放方案针对蜂窝电话电路的复杂性和高密度设计挑战进行了深入探讨。在新型号蜂窝电话中,多媒体功能的增加(如照相机、铃音发生器、MP3播放器和语音备忘录)对系统设计提出了更高的要求,不仅需要添加新的硬件元件,还需要调整印制板布局,这可能导致不良接地和新的噪声问题。这些噪声主要源自射频信号在解调过程中进入音频频段,或者由于共用接地线路引起的干扰。 为了改善这种情况,音频放大器电路的设计至关重要。通过采用特定的技术和结构,比如在输入引脚附近安装抑制元件(如低值接地电容),可以有效减少错误解调导致的噪声。选择电容器时,需考虑射频载波频率,以确保最小化噪声影响。 集成模拟音频输入/输出功能到单一芯片(如MAX9851)是优化设计的一个重要策略。这样可以最大限度地减少共用接地带来的问题,并将复杂的接地处理交给芯片制造商。此外,这些IC通常包括数字音频接口,支持语音频段和多媒体功能,以及单元间的分区关断控制,以延长电池寿命。 在单芯片解决方案中,模拟音频部分尤其关注降低麦克风噪声。高增益音频电路,如麦克风,可能会引入额外的噪声,因此设计时需要精细调节以实现低噪声录音。同时,数字音频部分则需处理信号的编码、解码和处理,确保音频质量的同时满足通信标准。 总结来说,RFID技术结合GSM/GPRS蜂窝电话的音频记录/回放方案,要求系统设计者不仅要应对电路复杂性,还要解决多媒体功能引发的接地和噪声问题,通过优化芯片设计和集成技术来提升整体音频性能和设备效率。MAX9851等专用芯片成为解决这些问题的关键组件。
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蜂窝电话电路的复杂度和高密度给系统设计者带来了挑战,要想建立一条高品质、满足供应商规范的音频记录/
回放通道将是一项困难重重的任务。新型号中增加的多媒体功能,例如照相机、铃音发生器、MP3播放器和语
音备忘录等,通常要求更大程度的产品变化。这不仅仅只是增加一些新的元件,印制板布局也要做大的修改,
这会造成不良接地以及由此而引起新的噪声问题。 蜂窝电话中模拟音频通道上的噪声和干扰通常归因于射频到
音频频段的解调或共用/不良接地。 接收到来自于电话天线的高能量射频信号时,电话中带宽相对较低的音频电
路会错误地解调射频发射信号。这会恶化音频通道的噪声背景。可以在音频放大器电路中采取一定技术和结构
将这种恶化
蜂窝电话电路的复杂度和高密度给系统设计者带来了挑战,要想建立一条高品质、满足供应商规范的音频记录/回放通道将是
一项困难重重的任务。新型号中增加的多媒体功能,例如照相机、铃音发生器、MP3播放器和语音备忘录等,通常要求更大
程度的产品变化。这不仅仅只是增加一些新的元件,印制板布局也要做大的修改,这会造成不良接地以及由此而引起新的噪声
问题。
蜂窝电话中模拟音频通道上的噪声和干扰通常归因于射频到音频频段的解调或共用/不良接地。
接收到来自于电话天线的高能量射频信号时,电话中带宽相对较低的音频电路会错误地解调射频发射信号。这会恶化音频通道
的噪声背景。可以在音频放大器电路中采取一定技术和结构将这种恶化效应减至最小,紧邻输入引脚放置抑制元件就是一种廉
价的补救措施。经常使用低值接地电容,因为设计者通常是按照射频载波频率选择最低的电容器阻抗。
将所有通常会用到的模拟音频输入/输出功能整合到单个IC中是一种非常有效的方案,它可将共用/不良接地带来的影响减至最
小。这实际上就是将问题最多、最麻烦的接地问题由印制板布局工程师转移给了IC制造商。除了包含必要的模拟音频输入/输
出功能外,这种IC内同时还必须提供足够支持语音频段和任何多媒体功能(例如应用处理器)的数字音频接口。该IC还应提供对
于不同单元的分区关断控制,以最大化电池寿命。
下面着重讨论在单芯片方案中出现的一些模拟/数字音频问题。我们以MAX9851—这种简化GSM/GPRS蜂窝电话设计的技术方
案为样板展开讨论。
模拟音频模拟音频—降低麦克风噪声降低麦克风噪声
高增益音频电路,例如麦克风放大器(麦克放大器),受不良接地的影响最大。单端电路结构尤其如此,在这种电路中,麦克放
大器参考地和信号源参考地(本例中为麦克的GND引脚)之间很小的电压差都会被放大进入信号通道。在类似于蜂窝电话这样的
复杂产品中,音频部分的地平面往往是和其他电路共用的,由于铜接地面不是“零欧姆” (我们常常如此认为),这会带来性能恶
化问题。因此,如有任何电流流过这个有限的电阻,都会在地平面上产生一个小的电位差。
接地问题可以利用一个全差分输入的麦克放大器解决。这种方法已被MAX9851采用,实际就是利用差分输入对麦克的GND引
脚进行远端感应。采用远端感应后,CODEC参照端和麦克GND之间的交流电压差对于麦克放大器呈现为共模信号。这个电压
差被放大器的共模抑制比衰减,因而显著降低了它对于信号通道的等效噪声贡献。这种设计的唯一代价是需要在麦克和
CODEC之间多布一条印制板线条,以及增加一个耦合电容。
MAX9851也可切换到一个外部的立体声麦克输入来取代内部麦克。这种输入通常来自于汽车免提或其他外部耳机。这种情况
下,EXTMICGND引脚“Kelvin感应 ” L和R两个通道,利用放大器的输入CMRR可以消除地噪声,原理同上所述。
EXTMICGND的印制板布线应该一直延伸到汽车免提插座或耳机插孔的GND端,以获得最佳效果(图1)。
图1.利用差分放大器可以远端感应插座的参照“地”。内部地和插座地之间的任何交流电压被大幅
度抑制,不被麦克放大器增益放大。
麦克偏置电路也会给信号通道引入显著的噪声。大部分偏置电压噪声会直接呈现在麦克放大器的输入端。更加合理的麦克放大
器设计,正如MAX9851中所集成的那样,应该提供一个经过调整的、输出噪声水平和麦克放大器输入噪声水平相匹配的低噪
声偏置电压。
模拟音频模拟音频—立体声立体声DirectDrive?耳机和受话器输出耳机和受话器输出
要想以接近于CD的音质播放压缩的音乐文件就需要高质量的耳机音频回放电路。信噪比(SNR)、线性和带宽都要比基本的
300Hz至4kHz语音通道大幅度提高。低频扩展可能会有问题,因为耳机驱动器通常都要串联电容来阻止耳机放大器的直流偏
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