從純聽(tīng)音樂(lè )的MP3播放器到看得到影像的PMP,再進(jìn)化到融合成一體的智能型手機與可攜式導航機, 這些典型的便攜設備堪蔚為近代個(gè)人消費電子設計主流。設計的趨勢,除了外觀(guān)尺寸時(shí)尚感與輕薄化外,產(chǎn)品設計本身各種性能的不斷提升已成為解決方案廠(chǎng)商努力的方向。本文將從音頻編譯碼器、微控制器與FPGA三組件在代表性廠(chǎng)商端的新品力作對本文主題的發(fā)展勾勒出大致輪廓。

音頻編譯碼器提升聽(tīng)覺(jué)的享受

Audio CODEC音頻編譯碼器在便攜設備中扮演轉化聲音質(zhì)量的樞鈕,從早期單聲道,雙聲道到立體聲的演進(jìn),當前對噪聲質(zhì)量與功耗的要求也成為音頻編譯碼器廠(chǎng)商研發(fā)上的重點(diǎn)。

便攜式音頻編譯碼器芯片供貨商如Cirrus Logic, Leadis,NXP,OK,TI與ADI等在今年均有新品問(wèn)世,其中TI(德州儀器)與ADI的新作值得一提。

● TI整合電源管理與雙miniDSP音頻處理引擎
對便攜式平臺幾乎無(wú)所不包的TI,近來(lái)新品推陳出新不斷,包括DSP與模擬產(chǎn)品均在低功耗成效上展現驚人成績(jì).該公司新推的高度整合音頻編譯碼器采用整合電源管理與雙 miniDSP 音頻處理引擎，可幫助設計人員降低整體音頻解決方案成本，對手機、便攜式導航以及便攜式媒體裝置的高級音頻功能設計上更為容易。

透過(guò)TI 的 PurePath Studio 開(kāi)發(fā)工具套件可進(jìn)一步簡(jiǎn)化設計復雜性，并加速產(chǎn)品上市時(shí)程。此外，該編譯碼器的 PowerTuneTM 技術(shù)使設計人員可透過(guò)調節裝置達成各個(gè)操作模式電源效能的優(yōu)化，從而延長(cháng)錄放時(shí)間。 
TLV320AIC3254 是 TI 首款整合了可高度程序 miniDSP 音頻處理引擎的產(chǎn)品，使設計人員在該組件上進(jìn)行復雜算法的同時(shí)，還可釋放主要處理器被 MIPS 所占用的效能。透過(guò) TI 這款具有 192 kHz采樣率的全新編譯碼器，客戶(hù)無(wú)需掌握算法專(zhuān)門(mén)技術(shù)，也不必增加代碼開(kāi)發(fā)投資，便可添加最完整的進(jìn)階數字信號處理系列功能，提高包括支持 20 頻帶立體聲圖形均衡器、多頻帶動(dòng)態(tài)范圍壓縮、客制化 FIR 與 IIR濾波，以及3 D處理在內的音頻效能。
此外，該產(chǎn)品還采用 PowerTune 技術(shù)，在不影響音頻質(zhì)量的同時(shí)，便可延長(cháng)電池使用壽命。該技術(shù)可為客戶(hù)提供高度的靈活性，使他們在任意使用模式下均可達成功耗優(yōu)化，在超低功耗操作與信號噪音比 (SNR) 之間取得平衡，實(shí)現更高的音頻質(zhì)量。例如，專(zhuān)注功耗問(wèn)題的設計人員可在效能程序化至SNR 為 90 dB 時(shí)，透過(guò)調節系統使立體聲播放功耗低至 2.4 mW。相反地，如果客戶(hù)希望實(shí)現效能最大化，那么可在立體聲播放功耗為 5.1 mW 下達成100 dB 的 SNR。為了進(jìn)一步提高效能，TLV320AIC3254 還支持數字麥克風(fēng)，以改進(jìn)系統級噪聲抗擾性 (noise immunity)。

● ADI音頻編譯碼器提供業(yè)界最佳音效體驗及最低功耗
ADI新推出一對用于高性能便攜式音頻電子產(chǎn)品的編譯碼器（編碼器/譯碼器）——ADAU1361與ADAU1761，其高效能的功耗處理, 能在不影響音質(zhì)的情況下延長(cháng)電池壽命。ADAU1361與ADAU1761 24位音頻編譯碼器非常適用于無(wú)線(xiàn)手機、便攜式媒體播放器、便攜式導航設備、數字相機及其他移動(dòng)音頻與電話(huà)應用。ADAU1361具有大于100 dB的信雜比（SNR），而在立體聲撥放模式下的功耗不到5 mW。ADAU1761音頻編譯碼器中增加了SigmaDSP數字音頻處理器，用于客制化終端用戶(hù)的音效體驗。ADI的SigmaStudio 圖形化設計工具易于實(shí)現與ADI公司SoundMax算法套件、用戶(hù)開(kāi)發(fā)的算法和/或第三方音頻算法的組成與整合。 

ADAU1361與ADAU1761音頻編譯碼器包括立體聲音頻ADC（模擬數字轉換器）與DAC（數字模擬轉換器），支持8 kHz～96 kHz的采樣率和數字音量控制。模擬輸入級支持立體聲線(xiàn)路輸入、立體聲模擬麥克風(fēng)接口，以及為麥克風(fēng)偏置電壓供電的電路。模擬輸入級還支持新的高性能、低噪聲數字麥克風(fēng)標準。 模擬輸出級包括兩個(gè)差動(dòng)輸出和3個(gè)單端輸出，允許直接連接立體聲耳機、聽(tīng)筒及其他輸出裝置。為了實(shí)現耳機接口，模擬輸出級支持交流耦合或“無(wú)電容”（capless）配置。

作為完整便攜式音頻信號鏈的一部分，ADAU1361與ADAU1761可以與任何模擬麥克風(fēng)或脈沖密度調變（PDM）數字麥克風(fēng)進(jìn)行接口，包括ADI的ADMP401模擬麥克風(fēng)與ADMP421數字MEMS麥克風(fēng)。這兩款編譯碼器還能與ADI的立體聲以及單聲道D類(lèi)音頻放大器進(jìn)行良好匹配ADAU1361與ADAU1761樣品，將在2008年11月量產(chǎn)，均采用5 mm × 5 mm、32引腳QFN封裝，且引腳與外形尺寸相容。

微控制器低功耗設計成主流

微控制器的應用廣泛, 依照應用復雜度使用的微控制器型態(tài)與架構也有所不同,目前8位與32位微控器市場(chǎng)可謂百家爭鳴,各具特色.在以便攜式產(chǎn)品低功耗為訴求的眾多新品中, 今年上半年Silicon Labs (芯科實(shí)驗室)發(fā)表業(yè)界最低電壓0.9V微控制器的新品尤顯得突出.

芯科實(shí)驗室首款操作電壓最低0.9V的微控制器，使便攜式產(chǎn)品首次能從一顆電池取得所需電源。C8051F9xx產(chǎn)品線(xiàn)創(chuàng )新的8位架構包含1個(gè)高效率直流升壓轉換器，最多提供65mW電力給內部微控制器和其它組件，協(xié)助廠(chǎng)商發(fā)展出真正的單電池系統解決方案。C8051F9xx系列特別適合可更換電池的產(chǎn)品，例如無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、煙霧警示器、便攜式醫療裝置、遙控器、計算機外設和便攜式音頻裝置，使它們體積更小和電池使用時(shí)間更久，還能透過(guò)單電池和雙電池模式降低系統總成本。

在許多操作范圍從0.9V～3.6V的低耗電應用里，微控制器多數時(shí)間都在休眠模式，并會(huì )定時(shí)喚醒擷取資料。C8051F9xx利用創(chuàng )新的設計技術(shù)將典型休眠模式電流減少到50μA以下。這款微控制器可于2μs內從低耗電休眠模式回到CPU處理速度高達25MIPS的正常操作模式，并立即開(kāi)始測量模擬數字轉換器的輸出，這能將微控制器執行測量和算法的時(shí)間減到最少。為了節省正常操作模式下的電池耗電，C8051F9xx的省電架構能將操作模式電流減少到170μA/MHz。

C8051F9xx產(chǎn)品線(xiàn)不僅擁有高效能和低耗電，還在很小的封裝中提供了前所未見(jiàn)的豐富功能。C8051F9xx系列是最先將64kB閃存和4kB RAM內存整合至4mm x 4mm封裝的微控制器，提供更多內存給數據記錄等常見(jiàn)應用。這個(gè)最新的低電壓、低耗電微控制器產(chǎn)品線(xiàn)還包含1個(gè)10位、300ksps模擬數字轉換器 (ADC) 和能夠快速喚醒的電壓參考；1個(gè)SmaRTClock計時(shí)模塊；以及多種不同的內部振蕩器選項，提供一套真正的系統單芯片解決方案。Silicon Labs利用標準低耗電CMOS技術(shù)和創(chuàng )新的設計技術(shù)實(shí)現這種前所未見(jiàn)的功能整合度，協(xié)助客戶(hù)減少外部零件數目和節省用料成本。

超低功耗FPGA切中可攜應用需求

在嵌入式應用廣泛的FPGA(現場(chǎng)可編程門(mén)陣列)過(guò)去常因耗電問(wèn)題登不上可攜手持應用臺面,但在今天經(jīng)過(guò)FPGA廠(chǎng)商從架構與設計技術(shù)上的提升,功耗降至mW已不是夢(mèng)。以低功耗在FPGA市場(chǎng)打響名聲的Actel,日前推出IGLOO和ProASIC3 FPGA的nano版本，功耗降低至2μW，封裝尺寸縮減至3mmx3mm，并且擴大其商用溫度范圍至零度以下，同時(shí)提供產(chǎn)品已完成封裝且不需要前置時(shí)間的交貨，此一新組件將以高產(chǎn)量的便攜式消費性產(chǎn)品市場(chǎng)為目標。Actel并提供價(jià)格低于1美元的50種以上不同款nano FPGA，從而打破了FPGA的價(jià)格障礙。 

Actel總裁兼全球執行長(cháng)John East 表示：“我們開(kāi)創(chuàng )出一片新的市場(chǎng)區隔，將FPGA帶入一個(gè)全新的領(lǐng)域。當其他FPGA供貨商關(guān)注于這個(gè)市場(chǎng)的時(shí)候，只有Actel擁有獨特的能力實(shí)時(shí)提出針對快速發(fā)展中的便攜式消費性產(chǎn)品的設計需求。由于這些市場(chǎng)瞬息萬(wàn)變，Actel建立起了策略性的存貨，可立即為那些需要大量且具競爭力產(chǎn)品的客戶(hù)提供合適的產(chǎn)品組合。” Actel還為測試但未封裝的晶元業(yè)務(wù) (known good die business) 提供支持以便滿(mǎn)足便攜式應用所需的前置時(shí)間和數量的要求，例如智能電話(huà)、PDA、個(gè)人醫療監控設備、個(gè)人導航設備、電子書(shū)，以及便攜式銷(xiāo)售終端 (POS) 工具等。 
nanoPower、nanoSize和nanoTemp IGLOO nano FPGA的功耗低至2μW，閘數范圍為1萬(wàn)～25萬(wàn)閘，這些組件支持1.2V～1.5V核心電壓和I/O運作、具有總線(xiàn)保持功能的超低功耗Flash*Freeze模式，以及先進(jìn)的I/O功能如熱插入和史密特 (Schmitt trigger) 觸發(fā)器輸入。這些器件還支持1.2V電壓刻錄，省去了對多種電壓電源的需求。 

為了站上產(chǎn)業(yè)重要的里程碑，Actel將提供采用3x3mm封裝的低功耗IGLOO nano FPGA，這是目前市場(chǎng)上最小的可編程邏輯組件封裝。全新的微型封裝與其現有的小型4mmx4mm、5mmx5mm、6mmx6mm和8mmx8mm封裝相輔相成，使得IGLOO nano FPGA成為功耗敏感度和空間受限的掌上型設備別具吸引力的選擇。 Actel還擴大了其產(chǎn)品標準商用環(huán)境工作溫度的范圍，IGLOO nano FPGA提供溫度范圍為 -20℃～ +70℃，使得大多數便攜式應用產(chǎn)品能夠在世界各地零度以下的環(huán)境操作。

客戶(hù)還可立即取得測試但未封裝的晶元的尺寸和成本利益以及設計整合的優(yōu)勢。 nanoPrice 大量訂購時(shí)，采用QNG48封裝的1萬(wàn)閘A3PN010的起價(jià)為0.69美元，測試但未封裝晶元的價(jià)格為0.49美元。Actel將為高量產(chǎn)的應用產(chǎn)品提供超過(guò)50種價(jià)格低于1美元的產(chǎn)品。Actel并計劃在11月提供低成本的nano入門(mén)級套件，價(jià)格為49.95美元，它配備有一個(gè)采用VQG100封裝的IGLOO AGLN250，這款電路板提供多種電壓，能夠進(jìn)行快速的原型構建，并可存取到所有的I/O接腳，展示Flash*Freeze模式控制并實(shí)現電池供電的運作。