唯創(chuàng)知音如何讓語(yǔ)音芯片與功放芯片之間更好地配合使得產(chǎn)品音效更好

一、摘要

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展和人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)文化需要、人們對(duì)安全意識(shí)的加強(qiáng)及讓低學(xué)歷的中老年人需要通過(guò)語(yǔ)音的指引安全放心的使用各種產(chǎn)品等，使得各電器設(shè)備都有加裝“心聲”，這就加大了市場(chǎng)對(duì)語(yǔ)音芯片、功放芯片的需求。

為了讓更多的產(chǎn)品更加有愛(ài)，隨時(shí)回應(yīng)用戶的愛(ài)，在唯創(chuàng)知音時(shí)刻響應(yīng)市場(chǎng)的號(hào)召，研發(fā)及推出各類高音質(zhì)、適合不同用戶的語(yǔ)音芯片、功放芯片；分別為：WT2003H系列語(yǔ)音芯片、WT2605系列藍(lán)牙語(yǔ)音芯片、WTK6900系列語(yǔ)音識(shí)別芯片、WT588系列、WTN系列等語(yǔ)音類芯片；WT8002、WT8673、WT8302、WT9110B、WT8623、WT8871等功放芯片。

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二、音源

音源，即音色資源，總共分為兩大類。第一類群是硬體音源，呈現(xiàn)方式以電子樂(lè)器最為常見(jiàn)，內(nèi)部硬體擁有龐大的聲庫(kù)支持，一般來(lái)說(shuō)擁有市面上最杰出音色采樣；第二類群是軟體音源，此類音源要在電腦上的MIDI介面運(yùn)行，需要有宿主軟體的支持，常見(jiàn)格式為VST，由宿主載入使用，音色優(yōu)劣單純以開(kāi)發(fā)商采樣水準(zhǔn)決定，公正的評(píng)鑒，優(yōu)秀的音源可以達(dá)到以假亂真的效果。

三、語(yǔ)音芯片

語(yǔ)音芯片是芯片內(nèi)的一部分，語(yǔ)音IC，英文名叫:Speech IC ，與MCU配合則叫：Speechmcu 。中文又被叫做聲音芯片、音樂(lè)芯片。定義為：芯片內(nèi)置少量存儲(chǔ)空間，1Mbit--4Mbit，存儲(chǔ)時(shí)間40-160秒的，可以由按鍵控制或MCU控制的，直接發(fā)聲的集成電路芯片。目前唯創(chuàng)知音有很多種類型的語(yǔ)音芯片：帶觸摸功能的語(yǔ)音芯片（WT2003H）、帶語(yǔ)音識(shí)別功能的語(yǔ)音芯片（WTK6900G、WTK6900H等）、帶錄音功能的語(yǔ)音芯片（WT2000H）、帶藍(lán)牙功能的語(yǔ)音芯片（如WT2605）等。都是且有強(qiáng)大MCU能力的語(yǔ)音芯片。

四、功放芯片

1、功放的作用就是把來(lái)自語(yǔ)音芯片輸出的DAC音頻信號(hào)或前級(jí)放大器的弱信號(hào)放大，推動(dòng)音箱放聲。一套良好的音響系統(tǒng)中功放的作用功不可沒(méi)。

2、功放電路中會(huì)有哪些變量

A、音源幅值大小（MP3格式、WAV格式等）；

B、語(yǔ)音芯片DAC輸出峰峰值大小；

C、耦合電路RC取值大小（RC后的峰峰值為功放芯片音頻輸入），其它C的取值為104、105等作為固定值（電容C的取值與需要的頻率有關(guān)），然后通過(guò)調(diào)節(jié)電阻來(lái)決定功放輸出功率；

D、喇叭阻抗與功率大小；

E、功放芯片增是否是固定值（有些功放芯片的增益是可以通過(guò)外部電路調(diào)節(jié)）；

F、功放芯片供電電源取值大小，假設(shè)A、B、C、D、E點(diǎn)的值固定后為10%失真的標(biāo)準(zhǔn)最大功率輸出，此時(shí)降低功放芯片的供電電壓就會(huì)使得失真更大從而導(dǎo)致音質(zhì)差，可能會(huì)出現(xiàn)波音問(wèn)題。

G、如果功放芯片帶有開(kāi)關(guān)使能控制，需要MCU輸出BUSY信號(hào)控制功放開(kāi)、關(guān)機(jī)的，那么就有功放開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間，這個(gè)很重要，主要是解決播音時(shí)、播音完畢時(shí)、打開(kāi)電源時(shí)、關(guān)閉電源時(shí)產(chǎn)生的“POPO”聲音。

3、喇叭如何選擇

市面上的喇叭阻抗會(huì)有15%的誤差，我們?cè)谡{(diào)節(jié)合適的輸出功率時(shí)，需要用最小的阻抗值去匹配才能做到功放不破音的一致性；喇叭功率必須選用額定功率——能持續(xù)1天時(shí)間在環(huán)境溫度+40度與標(biāo)注的額定功率下正常工作，不會(huì)燒喇叭；

4、功放輸出功率計(jì)算公式

首先，我們需要固定功放的供電電壓、增益、喇叭阻抗等參數(shù)；接著我們需要給語(yǔ)音芯片中放入1KHz正弦波音源，并使得軟件設(shè)置為最大音量輸出，然后通過(guò)示波器抓取語(yǔ)音芯片DAC腳輸出的最大有效峰峰值（有效發(fā)聲部分）；再通過(guò)調(diào)節(jié)RC匹配10%失真下的標(biāo)準(zhǔn)最大功率輸出；最后，我們用示波器抓取喇叭兩端的峰峰值來(lái)計(jì)算功放最大輸出功率：

（功放輸出峰峰值（V）/ 2 *0.707）2 / 喇叭阻抗

5、功放輸出功率驗(yàn)證

方法一：在第4點(diǎn)中所述的環(huán)境下驗(yàn)證，使用萬(wàn)能表電壓檔測(cè)試功放芯片的供電電壓有功放芯片的工作電流（瞬間播放最大值），U*I得出功率值，用第4點(diǎn)中公式算得的功率值減去U*I得出的功率值，如果為負(fù)值的話說(shuō)明輸出功率超出安全范圍；還有一種情況下會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，當(dāng)RC的值匹配了當(dāng)時(shí)電壓、音源、語(yǔ)音芯片DAC輸出下的最大輸出功率，此時(shí)如果將功放芯片的電源電壓降低，就會(huì)出現(xiàn)負(fù)值；

方法二：在第4點(diǎn)中所述的環(huán)境下驗(yàn)證，通過(guò)功放輸出波形的失真情況判斷是否失真10%。

方法三：采用失真儀測(cè)試驗(yàn)證；

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五、音源、語(yǔ)音芯片及功放之間的關(guān)系

1、首先把語(yǔ)音文件通過(guò)程序編號(hào)存放于語(yǔ)音芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器中；

2、接著語(yǔ)音文件通過(guò)語(yǔ)音芯片處理后輸出音頻信號(hào)；

3、然后通過(guò)RC電路輸出合適的語(yǔ)音頻段及音量大小；

4、接著通過(guò)語(yǔ)音芯片IO口輸出BUSY信號(hào)在合適的時(shí)間控制功放開(kāi)、關(guān)，從而解決“POPO”聲音；

5、最后由功放推動(dòng)喇叭輸出人們想要的聲音效果。

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六、如何解決“POPO”聲音

1、“POPO”聲音來(lái)源于播音時(shí)、播音完畢時(shí)、打開(kāi)電源時(shí)、關(guān)閉電源時(shí)產(chǎn)生的“POPO”電平瞬間變化。

2、“POPO”聲音問(wèn)題分析及解決

t0~t1=20.8mS 、t1~t2=32.8mS（含淡入，與語(yǔ)音有關(guān)，30mS左右）、t2~t3=112.8mS（含功放使能時(shí)間104.4加靜音時(shí)間） 、t4~t5=30mS（含淡出，與語(yǔ)音有關(guān)）

說(shuō)明：

A、t0~t1按鍵觸發(fā)至BUSY使能，程序耗時(shí)20.8mS；

B、t1~t2與t4~t5中語(yǔ)音淡入、淡出時(shí)間各30mS，主要用于去除“POPO”聲，因淡入淡出時(shí)間不夠長(zhǎng)，在沒(méi)有功放使能（BUSY）控制下會(huì)有“POPO”聲；

C、如果要避免“POPO”聲，可以通過(guò)加大淡入淡出斜率或者延后開(kāi)啟功放使能和提前關(guān)閉功放使能來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要缺點(diǎn)為功放輸出（聲音）會(huì)滯后觸發(fā)100~260mS；

D、

如圖片所示，BUSY功放使能開(kāi)啟功放的情況下，WT8673、WT8623、WT8002等功放芯片的相關(guān)數(shù)據(jù)基本一致。

七、語(yǔ)音芯片與功放芯片電路示例

關(guān)于我們

唯創(chuàng)知音作為一家專注于語(yǔ)音技術(shù)研究的高新技術(shù)企業(yè)，始終堅(jiān)持以“服務(wù)好工程師”為目標(biāo)，以行業(yè)語(yǔ)音交互器件標(biāo)準(zhǔn)化為方向，致力于讓復(fù)雜變簡(jiǎn)單，提供快捷的語(yǔ)音、智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用解決方案。

WT588F02B、WT2003H、WTN6系列語(yǔ)音芯片應(yīng)用設(shè)計(jì)方案，在智能鬧鐘、智能水杯、霧化器等消費(fèi)電子行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)已有成熟的應(yīng)用案例。消費(fèi)類電子產(chǎn)品應(yīng)用是公司重要的發(fā)展領(lǐng)域，未來(lái)，唯創(chuàng)知音將在更多行業(yè)推出標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)音芯片，進(jìn)一步提升工程師的設(shè)計(jì)體驗(yàn)，為消費(fèi)類電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化賦能。