功能框圖 - 基于模擬音頻連接器的全雙工數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)方案

　　圖3是功能框圖。主電路和外圍電路都由兩塊板組成。主電路板A提供電源、通過鎖相環(huán)生成的時(shí)鐘，用于數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的數(shù)字電路，鎖定檢測(cè)和合并的數(shù)據(jù)調(diào)制器/解調(diào)器核心模塊。該板包含了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的主要功能。

　　圖3：顯示主電路（終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)的手機(jī)）和外圍電路（終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)的耳機(jī)控制器）間功能分區(qū)的框圖。

　　主電路板B包括應(yīng)用電路：將數(shù)字麥克風(fēng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器、音頻放大器、AS3430降噪芯片、濾波器，一個(gè)微控制器和一個(gè)液晶顯示器。

　　外圍電路板A包括電源穩(wěn)壓器、同步和數(shù)據(jù)提取器、數(shù)據(jù)調(diào)制器、控制按鈕和主麥克風(fēng)（用于拾取用戶的聲音）。外圍電路板B包含鎖相環(huán)和數(shù)據(jù)操作的控制邏輯。將耳機(jī)中兩個(gè)用來拾取降噪信號(hào)的麥克風(fēng)與外圍電路板相連。

　　主電路板上生成的主時(shí)鐘頻率是2MHz。這用來在給外圍電路板供電的麥克風(fēng)通道上調(diào)制一個(gè)電壓在3V左右的鋸齒波。外圍電路板會(huì)產(chǎn)生一個(gè)2.2V供電電壓；鋸齒波電壓的下降邊緣被外圍電路板用來恢復(fù)2MHz的時(shí)鐘。為了保證數(shù)字組件在2.2V低電壓下正常運(yùn)行，外圍電路板上的晶體管門電路需采用LV/LVC系列。鋸齒電壓頻率控制生成外圍電路板工作頻率的鎖相環(huán)的運(yùn)行。由于主電路板上采用了相同的鎖相環(huán)電路，因此兩個(gè)電路板可同步運(yùn)行，這能夠避免傳輸數(shù)據(jù)的采樣問題。

　　從主電路板向外圍電路板傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，鋸齒波幅度大小可滿足對(duì)編碼的要求（見圖4）。兩個(gè)幅度可定義“高”和“低”信號(hào)；第三個(gè)幅度可用于實(shí)現(xiàn)同步。采用所選的時(shí)鐘頻率可實(shí)現(xiàn)2Mbits/s的上行數(shù)據(jù)率。

　　圖4：電壓調(diào)制的時(shí)序框圖。

　　上行傳輸是通過電壓調(diào)制實(shí)現(xiàn)，但從外圍電路板到主電路板的下行數(shù)據(jù)的傳輸是利用電流調(diào)制來實(shí)現(xiàn)。盡管使用相同的麥克風(fēng)通道，如果電路經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，上行和下行數(shù)據(jù)流不會(huì)互相影響。首先，在主電路板上將鋸齒狀波紋注入直流電壓的電路必須是低阻抗的，確保電流調(diào)制不干擾電壓信號(hào)。第二，主電路板上的電流解調(diào)器對(duì)麥克風(fēng)通道上的電壓變化不敏感。另外，外圍電路板的電流消耗必須盡量保持不變（至少一個(gè)數(shù)據(jù)幀范圍內(nèi)），因?yàn)辂溈孙L(fēng)通道在提供下行信息的電流編碼的同時(shí)必須給外圍電路板供電。

　　在一個(gè)數(shù)據(jù)幀中，在2MHz主時(shí)鐘的兩個(gè)脈沖中間會(huì)有8位數(shù)據(jù)從從設(shè)備傳送到主電路板（見圖5）。這能支持降噪應(yīng)用在這個(gè)演示系統(tǒng)中的部署：

　　圖5：電流調(diào)制的時(shí)序框圖。

　　* 前三位表示外圍電路上的哪些控制按鈕被按下了。

　　* 接下來的三位代表三個(gè)數(shù)字麥克風(fēng)（通話麥克風(fēng)和兩個(gè)噪音拾取麥克風(fēng)）。

　　* 最后兩位總是“0”和“1”。這對(duì)主電路板自動(dòng)調(diào)節(jié)解調(diào)水平是必要的。 同時(shí)這兩位被用于鎖定跟蹤，來證明數(shù)據(jù)傳輸是穩(wěn)定的。

　　下行數(shù)據(jù)率是6×2Mbit/s=12Mbit/s。

　　對(duì)于電流調(diào)制而言，無需充電寄生電容，寄生電感也相當(dāng)?shù)停钥梢暂p松實(shí)現(xiàn)高頻率的數(shù)據(jù)脈沖。圖6表示主電路板上電流解調(diào)器輸出（藍(lán)綠色）和重新構(gòu)建的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)脈沖（品紅色）。黃色信號(hào)表示 2MHz的下行數(shù)據(jù)幀。測(cè)量表明整個(gè)系統(tǒng)的傳輸延遲（從外圍電路板的數(shù)字麥克風(fēng)輸入開始，然后是傳輸、接收、解調(diào)到重建，直到到達(dá)接收器的輸出）大概是 530ns。這種短暫的延遲表明系統(tǒng)是適合降噪應(yīng)用的。在降噪應(yīng)用中延遲必須盡可能的小，為的是確保降噪信號(hào)和環(huán)境噪音緊密同步。

　　圖6：解調(diào)（模擬）下行信號(hào)。

　　數(shù)字麥克風(fēng)多路復(fù)用：不只是演示系統(tǒng)

　　該文章描述的演示系統(tǒng)證明了能夠在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)3.5音頻接口上實(shí)現(xiàn)數(shù)字多路復(fù)用系統(tǒng)。短期內(nèi)，這項(xiàng)新技術(shù)能讓手機(jī)制造商更好地實(shí)現(xiàn)主動(dòng)降噪技術(shù)。奧地利微電子現(xiàn)正在開發(fā)的產(chǎn)品包括兩部分：一部分與耳機(jī)中的麥克風(fēng)和按鍵結(jié)合在一起，另一部分與移動(dòng)設(shè)備和降噪器件結(jié)合在一起。未來，通過3.5毫米音頻接口也能在不同的配件中實(shí)現(xiàn)中、低數(shù)據(jù)率的數(shù)據(jù)通信。