1、 手機音頻研究手機音頻研究2目錄目錄u手機音頻系統手機音頻系統u音頻功能電路音頻功能電路u手機音頻調試手機音頻調試u器件選型及聲腔結構器件選型及聲腔結構手機音頻系統手機音頻系統手機音頻系統手機音頻系統 PCM編碼 DSP音頻功能電路音頻功能電路手機音頻調試手機音頻調試器件選型及聲腔結構器件選型及聲腔結構1 PCMPCM編碼部分編碼部分 PCM編解碼電路的任務是模擬信號和數字信號的轉換。當手機處于發射時隙時，它首先將話筒聲電轉換到的模擬電信號進行音頻放大，然后轉換為離散的數字語音信號(AD轉換)，并送到數字處理電路；當手機處在接收時隙時，它將數字音頻處理電路送來的數字信號進行PCM解碼，將數字語

2、音信號還原成模擬的音頻信號(DA)轉換，然后進行功率放大，到聽筒進行電聲轉換，推動聽筒發聲。手機音頻系統手機音頻系統2 DSPDSP部分部分 在手機發射時，將音頻編碼電路送來的數字信號進行信道編碼、交織、加密等處理，得到數碼語音信號，經GMSK調制，最后得到基帶發射信號，送到射頻部分進行上變頻的處理；在手機接收時，將射頻部分送來的基帶信號進行GMSK解調，經解密、去交織、信道解碼、語音解碼后，送到PCM解碼電路進行PCM解碼。手機音頻系統手機音頻系統3手機音頻系統手機音頻系統隨著手機集成度的提高， 多數手機PCM和DSP已不獨立存在，這兩部分電路被集成在CPU或其它IC內。4手機音頻系統手機音

3、頻系統樂音喇叭聽筒語音5手機音頻手機音頻手機音頻系統手機音頻系統音頻功能電路音頻功能電路 麥克風電路 聽筒電路 耳機電路 鈴聲電路 元件布局手機音頻調試手機音頻調試器件選型及聲腔結構器件選型及聲腔結構6音頻功能電路音頻功能電路 使手機音頻系統被用戶直接感知的媒質實際上只有喇叭，使手機音頻系統被用戶直接感知的媒質實際上只有喇叭，麥克風，聽筒。這些媒質關系四個部分：麥克風，聽筒。這些媒質關系四個部分： 1. 麥克風電路2. 聽筒電路3. 耳機電路4. 鈴聲電路7麥克風電路麥克風電路 麥克風電路實現將語音信號轉換為電信號并有效的送入芯片進行處理。是通話電路里最重要的一部分，其中牽涉拾音，預放，傳輸，

4、量化編碼，等等。問題比較多，非常具有代表性。 麥克風電路重點和難點是保證有效無誤的進行信號傳輸。8麥克風電路麥克風電路 麥克風內部結構麥克風內部結構 駐極體電容將聲音信號轉變成電信號，并通過一級共源極FET放大輸出 。9麥克風電路麥克風電路合理的偏置電壓抗干擾性好的走線有效的濾波電路MICMIC電路要點：電路要點：10偏置電壓MIC典型應用電路 電阻R,它的作用就是為FET提供一個偏置電壓，保證 FET工作在放大區，完成信號的放大。這個電阻就叫做偏置電阻。偏置電阻的阻值選擇應該考慮FET動態范圍來確定。使輸出信號的幅值盡可能大并且要保證不失真，因此靜態工作點（Q）設置應當靠近負載線的中部。麥克

5、風電路麥克風電路11K輸出阻抗：2.2標稱電壓：2V工作電流：500UA偏置電阻：2.2KIDU DS02vGSU麥克風電路麥克風電路12麥克風電路麥克風電路差分走線差分走線定義： 差分信號通俗地說，就是驅動端發送的等幅反等幅反 相相的信號。差分走線差分走線就是承載差分信號的走線。特點： 抗干擾抗干擾能力強 有效抑制EMI 適合于低幅度低幅度信號的電路。 13麥克風電路麥克風電路設語音信號轉變為電信號產生的電流為i.通過C5,C6隔直流后可以在芯片處得到110220()()VVRIiVVRIi12PNVR iVR i 可見只要R1=R2那么兩路信號為差分信號。14濾波單元：麥克風電路麥克風電路

6、15聽筒電路聽筒電路T1,T2ESD器件B1,B2磁珠，吸收超高頻干擾C1 抑制射頻級差模干擾C2,C3濾除射頻級干擾16耳機耳麥電路耳機耳麥電路 17耳機耳麥電路耳機耳麥電路 HEADSET_SW：插入耳機檢測,當耳機插入時，由于耳機電阻很小，則XMP3_R被接地，這樣HEADSET_SW端也下拉到地，觸發中斷給CPU，顯示插入耳機。切換到耳機模式。R217與C201,R216與C215分別組成高通濾波器，濾除可聽頻率以下部分頻率。ADC5_HF_MIC：掛機檢測，用來檢測耳機的掛機鍵是否按下，當耳機掛機鍵按下時，XMICP信號將被短接到地，ADC5_HF_MIC也將下拉到地。觸發中斷。C2

7、13、C214：濾除射頻級共模信號的干擾C203、C210：隔直通交的作用，隔斷偏置電壓進入到BB中R204、C207：組成低通濾波器，消除電源里的高頻噪聲R205、R204：偏置電阻給MIC內部的FET提供漏極偏置，使其工作在恒流區，完成信號放大的作用18鈴聲電路鈴聲電路19鈴聲電路鈴聲電路C251、C252：隔直，C262、C254芯片要求和C251、C252一樣C250、C261：濾掉電源里高頻和低頻的干擾，C250濾低頻，C251濾高頻C256、C257、C259、C260：濾除900MHz信號的干擾L250、L251、L252、L253：消除射頻的干擾，根據磁珠的阻抗頻率特性曲線來選

8、擇T250、T251、T252、T253： ESD器件R253：/SDR、/SDL是使能端，高電平有效，接一下拉電阻，用來檢測高電平，常態為低電平一般情況下我們還會在電路中引入負反饋，可以通過改變反饋電阻來調節放大器的增益。201.MIC（信號輸入）濾波元件盡量靠近基帶芯片2.耳機，受話器，濾波元件盡量靠近發聲器件3.放大器電源濾波盡量靠近功放芯片 元件布局時應注意幾點元件布局時應注意幾點：元件布局元件布局21手機音頻調試手機音頻調試 手機音頻系統手機音頻系統 音頻功能電路音頻功能電路 手機音頻調試手機音頻調試 CTA音頻調試規范 CTA音頻項目及調試方法 生產參數調試方法 器件選型及聲腔結構

9、器件選型及聲腔結構22CTACTA項目調試規范項目調試規范23CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試 發送頻響發送頻響SFRSFR 發送頻響表示系統音頻解碼的輸出音頻信號同參考嘴輸入音頻信號的比。信號運作過程為，UPL控制人工嘴發出測試音頻信號，手機通過麥克風接收到音頻信號，然后經過手機基帶到手機的射頻部分轉為射頻信號輸入到CMU200中，然后CMU200在跟UPL交換數據，進行計算，最終得到SFR的曲線。CTA要求測量得到的頻響曲線必須入框。 24CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試 發送響度發送響度SLRSLR 發送響度表示手機最終從射頻發射出去的聲音的大小，用dB表示.對曲線上每個

10、頻點的值利用不同的加權系數，經一系列計算以后，SLR值的大小最終得出，當然，這一切都是由UPL來完成，CTA測試規定的SLR值的大小為83dB25接收頻響接收頻響RFRRFR 接收頻響表示人工耳處麥克風接收到的音頻信號儀器向手機發送的信號的比。流程大體為，UPL控制CMU200發送信號給到手機，手機接收到射頻信號經過基帶，然后從受話器發出聲音，麥克風接收到音頻信號后經過放大回到UPL中，UPL在將輸入和輸出信號進行對比，最終得到RFR曲線。接收響度接收響度RLRRLR（Receiving Loudness RatingReceiving Loudness Rating） 接收響度表示麥克風在手

11、機的受話器部分所測量得到的聲音的響度，用dB表示，算法與SLR類似。CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試26CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試27CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試28CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試 側音掩蔽評定值側音掩蔽評定值STMR(Side Tone Masking Rating)STMR(Side Tone Masking Rating) 所謂側音是指發話人對著話筒說話，通過側音通道聽到自己的聲音。29CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試 發送發送/ /接收失真接收失真 發送失真指的是手機在不同功率等級下發射1KHz的信號，測量得到的SIN

12、AD(信號-噪聲及失真比)值。具體測量的時候，UPL控制人工嘴發出不同功率的信號，手機信號經過射頻接口同CMU200進行通訊，CMU200將數據交給UPL進行處理，最后得出結果。在CTA的規定中，每個輸出的功率等級，最后所測量得到的SINAD值必須滿足要求。UPL最終會將這些SINAD值的大小連成一條曲線，橫坐標為功率值，縱坐標為SINAD值。要求測試結果滿足每個功率等級上的值都大于一定的值。30CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試 發送失真的產生發送失真的產生 非線性失真：輸出信號與輸入信號不成線性關系，由電子元器特性曲線的非線性所引起，使輸出信號中產生新的諧波成分諧波成分，改變了原信號

13、頻譜。頻譜。 量化失真： 在數字系統中，當模擬信號被抽樣，再把每個抽樣信號編碼為有限數組中的一個，就會出現量化失真。把原始信號與量化量化后又復原復原的信號作比較，將差異叫量化失真。 31CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試MICDSPA/DAMPAMPAMP32CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試 硬件方面硬件方面確定MIC以及各級放大器有合理的偏置確定各處供電經過良好的交流濾波。將麥克用泡棉密封能起到一定改善作用。通過屏蔽改善MIC抗干擾能力 軟件調試方面軟件調試方面通過減小發送響度(在CTA要求范圍內)來減小非線性器件的影響。調節發送曲線時將1000HZ處增益拉高33CTACTA項

14、目介紹與調試項目介紹與調試 接收失真接收失真減小接收響度音量（在CTA要求的范圍內）調整發送頻響時，拉高1020Hz處的增益一般來說只要做到這些，可以很容易通過CTA規范34CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試 空閑信道噪聲（發送和接收） 所謂空閑信道噪聲是指在沒有語音通信的情況下的噪音。 發送空閑信道噪音指近端沒有語音信號且周圍環境安靜時在遠端接收到的功率，要求小于一定值。而接收空閑信道噪音是指遠端沒有語音信號且周圍環境安靜時近端接收到的功率，要求小于一定值。35CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試常見噪聲主要包括白噪音：由音頻器件信噪比、靈敏度，芯片內部放大器噪聲等因素決定。RF噪

15、聲：傳導方式 輻射方式開關電源產生的諧波通過內部電路串擾到模擬電路上，產生電流聲。36CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試 要降低噪聲，就應該在電路設計初期引入措施最大程度的降低產生噪聲的可能。 設計穩定干凈的電源系統，選用信噪比較高的器件，在電路中引入合適的磁珠，充分利用差分走線，音頻線包地等等，只要充分考慮這些問題，空閑信道噪聲就不會不過。當然如果出現空閑信道噪聲不過的話，我們就應該從這些地方找原因，分析產生問題的原因，引入相應的措施解決。37CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試 回音抑制 A與B通話時,A話音結束即刻能聽見自己的尾音，也就說A聽到了自己的聲音，這就是說明B的手機有

16、回聲。 芯片內部集成了AEC模塊。調節回音抑制實際上就是調節AEC模塊的參數38CTACTA項目介紹與調試項目介紹與調試消除回音的措施MIC前腔必須密封，如果密封不好就會引入回音。 聽筒的出音孔和MIC的進音孔應該盡量避免處在同一個平面上 在CTA可接受范圍內減小發送接收音量也是增大回音抑制的可行方法 39生產參數調試生產參數調試特點： 無論理論如何完美，生產出來的東西的好壞檢驗的標準是應用，生產曲線調試必須從用戶角度考慮。 生產曲線的調試比較繁瑣，數據較多，工作量大，操作稍不規范就很可能導致返工，重復勞動，浪費時間。因此必須概念清晰，嚴格按照操作流程進行操作。40 流程META toolUp

17、 to flash原始數據生產參數調試生產參數調試Save to ini file通話調試主觀測試OKNO鈴聲，按鍵音調試數據結果41生產參數調試生產參數調試 要盡可能地還原原聲，應該將信號在每個頻點上等增益放大。也即發送和接收頻響曲線理想狀態都應該是平直的直線，事實上CTA是在追求這樣一種效果。但是這樣的平直的頻響曲線在應用上其實是不合適的。這是由于1.振幅決定聲音大小但并不能決定人耳聽到的聲音的大小。2.話音頻率范圍300K到3300K，低頻和高頻對于語音還原幾乎無作用。 3.人耳對于1000HZ附近的聲音最敏感，對中低頻中高頻相對敏感度較低4.由于掩蔽效應，過大中頻音會掩蓋高頻音42生產

18、參數調試生產參數調試2k-4k2k-4k HZHZ這個頻率的穿透力很強。如果這個頻率成分過少，語音顯得模糊不清了。如果這個頻率成分過強了，則會產生咳聲的感覺。適當的提升可以提高聲音的明亮度和清晰度，但過多否則女聲刺耳。 1.2k HZHZ1.2kHz可以提高聲音的明亮度，但是，過多會使聲音發硬。 1k HZHZ這是人耳最為敏感的頻率。 800 HZ800 HZ影響音色的力度。如果這個頻率豐滿，音色會顯得強勁有力；如果這個頻率不足，音色將會顯得松弛，也就是800Hz以下的成分特性表現突出了，低頻成分就明顯；而如果這個頻率過多了，則會產生喉音感。如果喉音過多了，則會失掉語音的個性，適當的喉音則可以

19、增加性感，但要謹慎使用。 300300500500 HZHZ在300500Hz頻段的聲音主要是表現人聲的（唱歌、朗誦），這個頻段上可以表現人聲的厚度和力度，好則人聲明亮、清晰，否則單薄、混濁。 43生產參數調試生產參數調試 這里音頻的調節不像CTA那樣會有嚴格的一致性，主觀因素比較多，要通過不斷調整曲線和不斷試聽修改來得到最優曲線。通過多個機型的調試，總結出調試的一個大致方向： 聽起來效果比較好的曲線在各各頻點的值都不會超過一定的范圍。一般我們調節中低頻約400K最高在26dB之間，中頻約1K-1.2K在-10-6dB之間，中高頻略小于3K處較中低頻低兩到三個dB。44生產參數調試生產參數調試

20、45生產參數調試生產參數調試 TDD噪聲 傳導方式：PA 工作時最大功率可達兩瓦，會在電源上引起幾百mV 的217HZ 頻率的電源拉動，進而影響音頻電路。 輻射方式：RF 信號會藕合到MIC及其信號線、RECEIVER的信號線、FPC CABLE 數據總線、鍵盤線等任何裸露在外的信號線上，會進入芯片后由非線性器件解調出217HZ 頻率的噪音。開關電源產生的諧波通過內部電路串擾到模擬電路上，產生電流聲。46生產參數調試生產參數調試47生產參數調試生產參數調試電路原理電路原理：選用優質電聲器件信號差分走線，線上串磁珠，合適的地方 加合適的濾波電容。供電系統加濾波電容。 PCBPCB布局：布局：音頻

21、部分電路應該遠離射頻部分的電路，避免射頻電路的直 接輻射干擾。 音頻部分電路設計允許的情況下布局在單獨屏蔽蓋內，保證 音頻部分電 路的電源、地干凈，不與射頻或其他潛在干擾共 用電源和地。 采用差分走線，并進行包地處理。 對于滑蓋機 FPC也要接地良好，例如整體刷導電漿接地屏蔽48器件選型及聲腔結構設計 手機音頻系統手機音頻系統 音頻功能電路音頻功能電路 手機音頻調試手機音頻調試 器件選型及聲腔結構器件選型及聲腔結構SPK對鈴聲影響聲腔對鈴聲影響49器件選型及聲腔結構設計 鈴聲的關鍵點 聲音大小 頻帶特性 失真程度SPKSPK的物理特性，音腔結構共同決定了鈴聲的音質的物理特性，音腔結構共同決定了鈴聲的音質50發聲原理：發聲原理：在喇叭的線圈上通過一定的電流，在磁場的作用下，線圈將產生一電動力，引起線圈的運動，而線圈連接著振動膜的邊緣，帶動振動膜一起振動，便向空氣輻射了聲波 靈敏度對聲音的大小是很關鍵的因素 低頻特性決定鈴聲低音效果 失真度大小影響到雜音大小 額定功率不決定聲音大小額定功率不決定聲音大小揚聲器對鈴聲的影響揚聲器對鈴聲的影響51揚聲器對鈴聲的影響揚聲器對鈴聲的影響Speaker電氣性能 對手機電氣性能影響 對音質的影響 諧振頻率（Fo）高 諧振頻率（Fo）低 諧振頻率（Fo）高 諧振頻率（Fo）低 聲音尖銳 低音較好 靈敏度高 靈敏度低 靈敏度高 靈敏度低 聲音大而