一、DAC 部分
DAC 部分的框圖：
◆ 數(shù)字音頻接口：
1、I2S 接口
I2S（Inter-IC Sound Bus）是飛利浦公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。在飛利浦公司的I2S 標(biāo)準(zhǔn)中，既規(guī)定了硬件接口規(guī)范，也規(guī)定了數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的格式。I2S 有3 個(gè)主要信號(hào)：
數(shù)據(jù)是2 的補(bǔ)碼形式, MSB 在前。發(fā)送端在時(shí)鐘信號(hào)BCLK 的上升沿或下降沿開始傳輸數(shù)據(jù), 接收端的在時(shí)鐘的第一個(gè)邊沿鎖存數(shù)據(jù)。字選線LRCK 決定傳輸哪個(gè)聲道（左、右）的數(shù)據(jù)；
LRCK 發(fā)送會(huì)在傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)之前發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘，也就是數(shù)據(jù)要比位時(shí)鐘延遲一位發(fā)送。有時(shí)為了使系統(tǒng)間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一個(gè)信號(hào)MCLK，稱為主時(shí)鐘，也叫系統(tǒng)時(shí)鐘，一般是采樣頻率的256 倍。數(shù)據(jù)傳輸時(shí) MSB或 LSB 均可在前。數(shù)據(jù)字的長(zhǎng)度不固定，可以高達(dá)28 位。數(shù)據(jù)字的同步可以在時(shí)鐘的上升沿或下降沿。主設(shè)備提供BCLK 和LRCK 信號(hào)。主設(shè)備可以是發(fā)送端，也可以是接收端，還可以是控制器。I2S 總線可用于DAC 或DSP。
I2S 也可以用于傳輸單聲道數(shù)據(jù)，例如單聲道錄音，可以經(jīng)過I2S 傳輸，可以選擇任一個(gè)聲道傳輸。
上述3 線接口，由于只有一條數(shù)據(jù)線，所以是單向數(shù)據(jù)傳輸接口。絕大部分應(yīng)用，只需要單向傳輸數(shù)據(jù)，所以都能滿足需要。在某些應(yīng)用中，也可以增加一條數(shù)據(jù)線，變成雙向數(shù)據(jù)傳輸接口。
隨著技術(shù)的發(fā)展，在統(tǒng)一的 I2S 接口下，出現(xiàn)了多種不同的數(shù)據(jù)格式。根據(jù)SDATA 數(shù)據(jù)相對(duì)于LRCK 和BCLK 的位置不同，分為左對(duì)齊（較少使用）、I2S格式（即飛利浦規(guī)定的格式）和右對(duì)齊（也叫日本格式、普通格式）。這些不同的格式見圖2、3、4。
硬件連接圖5、6。
2、PCM 接口
PCM 接口和I2S 接口的硬件連接完全一樣，不同的是數(shù)據(jù)格式。只要芯片可以支持，這兩種接口能夠兼容。
3、SPDIF 接口
它是（Sony/Philips Digital InterFace）SONY、PHILIPS 家用數(shù)字音頻接口的簡(jiǎn)稱，可以傳輸線性PCM 流和Dolby Digital、DTS 這類環(huán)繞聲壓縮音頻信號(hào)。它只有兩條線分別不同方向傳輸：Tx 和Rx。SPDIF 從傳輸介質(zhì)上來分為同軸和光纖兩種，其實(shí)它們可傳輸?shù)男盘?hào)是相同的，只不過是載體不同，接口和連線外觀也有差異。但光信號(hào)傳輸是今后流行的趨勢(shì)，其主要優(yōu)勢(shì)在于無需考慮接口電平及阻抗問題，接口靈活且抗干擾能力更強(qiáng)。
◆ 低音增強(qiáng)——Bass Boost：
用來設(shè)置低音表現(xiàn)力。利用Bass Boost 的音效，可以在音樂回放時(shí)得到低音增強(qiáng)的效果，使的音樂更具震撼力。它一般有4 種值可選：高、中、低和無增強(qiáng)。
◆ 數(shù)字音量控制器Digital Volume Control：
用來調(diào)節(jié)輸出音量。調(diào)節(jié)它可以同時(shí)改變耳機(jī)輸出、揚(yáng)聲器輸出的音量。區(qū)別于模擬音量控制，模擬音量控制是在DAC 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換以后，再通過改變輸出PGA 的增益來改變音量。
◆ 數(shù)字去加重濾波器——Digital De-emphasis Filter：
什么是Pre-emphasis 和De-emphasis？
Pre-emphasis 就是在錄音的時(shí)候?qū)⒏哳l訊號(hào)放大，放音時(shí)再把訊號(hào)用同樣的倍率縮小以還原波形(De-emphasis)，在模擬錄音的時(shí)代，這個(gè)技巧的主要用途是作為提高訊噪比。例如廣播發(fā)送時(shí)將頻率1500Hz to 2000Hz 以上以每八度音6dB的倍率提高訊號(hào)，使用同樣的原理。在數(shù)字的領(lǐng)域，Pre-emphasis 的主要用意在于降低量化失真，因?yàn)橐话愕囊魳酚嵦?hào)高頻段往往振幅比較小，而且越高的頻率振幅越小，所以從PCM 取樣的原理中我們可以發(fā)現(xiàn)這些小振幅會(huì)被分配到較少數(shù)的bits 來記錄，這樣有效描述振幅的數(shù)字就變小了，與原波型的誤差就變大了，因此我們使用Pre-emphasis 的技巧先增加高頻振幅再取樣來降低高頻量化失真。使用這功能的音樂CD 非常少見，推測(cè)是因?yàn)镻re-emphasis 和De-emphasis 這一來一回的計(jì)算，反而造成了更大的失真。
◆ 均衡器( EQ)與音效
均衡器的作用是在整個(gè)音樂帶寬范圍內(nèi)改變音樂的頻響特性。以WM8980的五邊帶EQ為例，它把音樂帶寬分為5段，分別為0~105Hz段、300Hz段、850Hz段、2.4KHz段、6.9~20KHz段，每一段可以有-12dB~+12dB共25種增益。
利用EQ 可以實(shí)現(xiàn)各種音效，即MP3 不同的聲音播放效果，不同的EQ 模式帶給聽使用者不同的聲音播放效果。
目前的MP3 的數(shù)字音效模式一般為六種，分加是CLASSIC（古典音樂模式）、POP（流行音樂模式）、JAZZ（爵士樂模式）、ROCK（搖滾樂模式）、NOMAL
（普通模式）和AUTO（自動(dòng)改變模式）。
◆ 采樣率轉(zhuǎn)換器——Sample Rate Converter(SRC)
這是一個(gè)在CODEC中常見的模塊。它在聲卡中最常見，聲卡里的CODEC如果是AC'97 CODEC，則前面一定要有一個(gè)SRC的過程。SRC是AC'97規(guī)范約定的聲卡需要經(jīng)過的一個(gè)處理過程，即將所有信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成一個(gè)統(tǒng)一的48KHz采樣
率輸出。SRC如果進(jìn)行了非整數(shù)倍的轉(zhuǎn)換的話，比如44.1KHz→48KHz，會(huì)有較大的噪聲或者諧波出現(xiàn)，這些噪聲因轉(zhuǎn)換器的質(zhì)量高低、算法好壞而定，不優(yōu)秀的算法會(huì)比較嚴(yán)重的影響聽感。
SRC的作用就是改變信號(hào)的采樣率，我們舉一個(gè)例子幫助大家了解SRC。
我們假設(shè)三角形是一秒時(shí)間長(zhǎng)度的一個(gè)波，采樣率為3Hz，現(xiàn)在我們需要將采樣率SRC 到4Hz，我們唯一能作的就是時(shí)間軸等分出4 個(gè)點(diǎn)，取這個(gè)點(diǎn)垂直線和三角形邊交匯處的值，這個(gè)過程就是重采樣，結(jié)果變成了一個(gè)梯形。在波形圖中，垂直的軸對(duì)應(yīng)波的能量值，這意味著波的信號(hào)強(qiáng)度變?nèi)趿?，出現(xiàn)了衰減。這個(gè)例子可以說明非整數(shù)倍的頻率轉(zhuǎn)換將改變波形，改變是不可避免的，SRC還會(huì)導(dǎo)致一些其他問題，例如互調(diào)失真加劇等。（注：為了圖解方便，圖形的使用并不規(guī)范，三角形和梯形不能表示一個(gè)完整的波）
需要說明的是顯而易見對(duì)于整數(shù)倍，比如22.05KHz 到44.1KHz 或者48KHz到96KHz，SRC 并不會(huì)對(duì)音質(zhì)產(chǎn)生影響。
常見的聲卡都支持44.1kHz 和48kHz 的信號(hào)輸入，而這2 種采樣率不是整數(shù)倍關(guān)系，如果同時(shí)支持這2 種采樣率輸出的話，聲卡上需要2 顆晶振。分別為11.2896 MHz 和12.288MHz（或者為他們整數(shù)倍的頻率），否則只能是盡量接近44.1K 或者48K。
而通過SRC 后，輸出的采樣率一般固定在48kHz，這樣聲卡可以節(jié)省一顆晶振，降低了成本。
在有些音樂芯片內(nèi)部，采用的固定轉(zhuǎn)換頻率的DAC，例如YMU788，所以內(nèi)部就有SRC模塊。
SRC也會(huì)有其他的用途，例如不同采樣率音樂之間的混音?；煲羰侵笇碜远鄠€(gè)音源的音頻結(jié)合成一個(gè)單一的聲音流，這是一項(xiàng)基本的音頻處理過程。在模擬音頻領(lǐng)域，只要簡(jiǎn)單地將信號(hào)疊加即可。而對(duì)于數(shù)字音頻，如果各信號(hào)的采樣率一致，也將采用這一過程。如果各信號(hào)是在不同時(shí)刻采集的，那么就不能直接疊加信號(hào)了。通過將某一信號(hào)轉(zhuǎn)換為另一信號(hào)的采樣率，可以解決這一問題。一旦樣本的采樣時(shí)刻統(tǒng)一，每個(gè)時(shí)刻的樣本值就能進(jìn)行簡(jiǎn)單地疊加，形成混音輸出了。生成的信號(hào)可以用于更進(jìn)一步的數(shù)字處理。
◆ 數(shù)字濾波器——Digital Filter
數(shù)字濾波器的作用是執(zhí)行超取樣（Oversampling）工作。超取樣采用的關(guān)鍵技術(shù)，就是插值（interpolation）。所謂插值就是在兩個(gè)原有數(shù)據(jù)中增加多個(gè)數(shù)據(jù)以填補(bǔ)間隔空白，現(xiàn)在常見的有4 倍插值和8 倍插值。4倍插值也就是在兩個(gè)數(shù)據(jù)中間增加3 個(gè)，8 倍則7。這里的過取樣不要和錄音時(shí)的取樣混淆起來，這里根據(jù)一定的算法，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，然后增加取樣點(diǎn)。如何插值有各種技術(shù)，可以說得天花亂墜，在此不做評(píng)論。常見的CODEC 中采用的是最簡(jiǎn)單的線形插值算發(fā)。1 和5 之間，如果以平均值算法做4 倍插值，很容易得出插補(bǔ)2、3、4。數(shù)字濾波器后面的DAC，有插值數(shù)據(jù)就必須要有轉(zhuǎn)換，4 倍插值后的DAC 轉(zhuǎn)換頻率就要有4×44.1=176.4Khz，8 倍則352.8Khz。
負(fù)責(zé)進(jìn)行插值運(yùn)算的處理速度要快，不然必定無法將這些資料處理妥當(dāng)，造成失真。所以并不是取樣倍數(shù)越多就越好，這還要看處理器的運(yùn)算能力夠不夠才行。
超取樣用在D/A 中能帶來很大好處。我們知道對(duì)于一個(gè)取樣頻率為44.1KHz的離散信號(hào)序列，它的功率譜密度分布是頻率間隔為44.1KHz，單側(cè)帶寬為20KHz 的一簇簇'雙邊帶'譜線，而我們所需要的僅僅是中心頻率為0 的那半個(gè)邊帶,其他的全是噪聲，這就是為什么在D/A 后面一定要跟一個(gè)低通濾波器的原因，該濾波器也叫做'抗混疊濾波器'(anti-aliasing filter)。
對(duì)于上面這個(gè)譜,由于譜線簇相鄰很近,需要過渡特性十分陡峭，類似于下圖的低通濾波器才能保證足夠的帶外噪聲衰減。這樣的濾波器特性在實(shí)用工程上根本無法做到。
如果采用超取樣，比如說×8 倍，那么相鄰譜線簇的頻率間隔就不再是44.1KHz，而是44.1×8=352.8KHz，這樣就允許采用較低階的，簡(jiǎn)單的低通濾波器，在有限的成本下同時(shí)滿足信噪比，帶內(nèi)波動(dòng)，相位特性等諸多要求。
過取樣本身不會(huì)對(duì)量化精度(比特?cái)?shù))產(chǎn)生任何影響，原來是16bit 過取樣后還是16bit，但它會(huì)改變信號(hào)功率譜密度在頻率軸上的分布。
◆ 采樣率轉(zhuǎn)換和超采樣的區(qū)別：
在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域,凡根據(jù)相鄰兩個(gè)或多個(gè)樣值而人為增加相關(guān)樣值的處理稱為插值（interpolation）。得到的樣值序列并不一定要與內(nèi)插前的樣值序列在取樣率上成整數(shù)倍關(guān)系。所以,事實(shí)上取樣率的提高本身就是數(shù)據(jù)內(nèi)插的自然結(jié)果。
采樣率轉(zhuǎn)化可以提升和降低采樣頻率，而過采樣只是提升采樣率；采樣率轉(zhuǎn)化不一定是采樣率成整數(shù)倍的提高，而過采樣則是。
采樣率轉(zhuǎn)換和過采樣的目的有所不同。前者是為了把各種不同取樣率的音源轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的采樣率,方便接受各種不同音源如CD,DAT,DVD 等等；而后者是以拉開譜線簇之間的頻率間隔,減少混疊噪聲和簡(jiǎn)化后續(xù)低通濾波器為目的。
二、ADC 部分
這里介紹的主要是針對(duì)麥克風(fēng)輸入通道，模擬線路輸入與此類似，不做介紹。
◆可編程增益放大器(PGA)
PGA 的增益可以設(shè)置。它有兩種工作模式：固定增益模式、自動(dòng)增益調(diào)節(jié)模式。如果使用錄音的ALC 功能，則PGA 必須工作在自動(dòng)增益調(diào)節(jié)模式。
◆ 輸入增益BOOST
PGA的增益是步進(jìn)值很小的增益，可用于細(xì)調(diào)。而BOOST是用于粗調(diào)的增益，如果PGA的增益足夠大仍然音量不夠，就可以使用BOOST。但是使用了BOOST，
噪聲會(huì)稍稍變大。
◆ ADC Digital Filter
主要作用是將超取樣（Oversampling）的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為正常的采樣率的數(shù)據(jù)。很多ADC都是ΣΔADC，一般使用×4倍或×8倍超取樣，而數(shù)字音頻接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是正常的采樣率的音頻數(shù)據(jù)，所以要使用數(shù)字濾波器進(jìn)行采樣率的轉(zhuǎn)換。
◆自動(dòng)電平控制——Automatic Lever Control (ALC)
該模塊使用一個(gè)電平適時(shí)檢測(cè)電路來對(duì)ADC的輸出信號(hào)幅度進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)它來控制可編程增益放大器(PGA)，改變其增益來使來實(shí)現(xiàn)錄音音量的平衡。
錄音的時(shí)候音源可能會(huì)時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近，聲音可能會(huì)時(shí)大時(shí)小。預(yù)先設(shè)定一個(gè)目標(biāo)電平（target lever），我們希望錄音的電平總是等于目標(biāo)電平。當(dāng)輸入的聲音信號(hào)幅度太大，超過目標(biāo)電平時(shí)，就降低PGA增益；當(dāng)輸入的聲音信號(hào)幅度太小，低于目標(biāo)電平時(shí)，就提高PGA的增益。
ALC模塊的框圖結(jié)構(gòu)如圖所示：
ALC操作如圖18所示。注意：使用ALC操作和不使用ALC操作的區(qū)別就是，使用ALC時(shí)，PGA的增益是可以變化的，有一個(gè)固定的目標(biāo)電平；不使用ALC時(shí)，PGA的增益是固定的，沒有目標(biāo)電平。
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