從純聽音樂的MP3播放器到看得到影像的PMP,再進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人消費電子設計主流。設計的趨勢,除了外觀尺寸時尚感與輕薄化外,產品設計本身各種性能的不斷提升已成為解決方案廠商努力的方向。本文將從音頻編譯碼器、微控制器與FPGA三組件在代表性廠商端的新品力作對本文主題的發展勾勒出大致輪廓。
音頻編譯碼器提升聽覺的享受
Audio CODEC音頻編譯碼器在便攜設備中扮演轉化聲音質量的樞鈕,從早期單聲道,雙聲道到立體聲的演進,當前對噪聲質量與功耗的要求也成為音頻編譯碼器廠商研發上的重點。
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所不包的TI,近來新品推陳出新不斷,包括DSP與模擬產品均在低功耗成效上展現驚人成績.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TI 的 PurePath Studio 開發工具套件可進一步簡化設計復雜性，并加速產品上市時程。此外，該編譯碼器的 PowerTuneTM 技術使設計人員可透過調節裝置達成各個操作模式電源效能的優化，從而延長錄放時間。
TLV320AIC3254 是 TI 首款整合了可高度程序 miniDSP 音頻處理引擎的產品，使設計人員在該組件上進行復雜算法的同時，還可釋放主要處理器被 MIPS 所占用的效能。透過 TI 這款具有 192 kHz采樣率的全新編譯碼器，客戶無需掌握算法專門技術，也不必增加代碼開發投資，便可添加最完整的進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、多頻帶動態范圍壓縮、客制化 FIR 與 IIR濾波，以及3 D處理在內的音頻效能。
此外，該產品還采用 PowerTune 技術，在不影響音頻質量的同時，便可延長電池使用壽命。該技術可為客戶提供高度的靈活性，使他們在任意使用模式下均可達成功耗優化，在超低功耗操作與信號噪音比 (SNR) 之間取得平衡，實現更高的音頻質量。例如，專注功耗問題的設計人員可在效能程序化至SNR 為 90 dB 時，透過調節系統使立體聲播放功耗低至 2.4 mW。相反地，如果客戶希望實現效能最大化，那么可在立體聲播放功耗為 5.1 mW 下達成100 dB 的 SNR。為了進一步提高效能，TLV320AIC3254 還支持數字麥克風，以改進系統級噪聲抗擾性 (noise immunity)。
● ADI音頻編譯碼器提供業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, 能在不影響音質的情況下延長電池壽命。ADAU1361與ADAU1761 24位音頻編譯碼器非常適用于無線手機、便攜式媒體播放器、便攜式導航設備、數字相機及其他移動音頻與電話應用。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的音效體驗。ADI的SigmaStudio 圖形化設計工具易于實現與ADI公司SoundMax算法套件、用戶開發的算法和/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路輸入、立體聲模擬麥克風接口，以及為麥克風偏置電壓供電的電路。模擬輸入級還支持新的高性能、低噪聲數字麥克風標準。 模擬輸出級包括兩個差動輸出和3個單端輸出，允許直接連接立體聲耳機、聽筒及其他輸出裝置。為了實現耳機接口，模擬輸出級支持交流耦合或“無電容”（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或脈沖密度調變（PDM）數字麥克風進行接口，包括ADI的ADMP401模擬麥克風與ADMP421數字MEMS麥克風。這兩款編譯碼器還能與ADI的立體聲以及單聲道D類音頻放大器進行良好匹配ADAU1361與ADAU1761樣品，將在2008年11月量產，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與架構也有所不同,目前8位與32位微控器市場可謂百家爭鳴,各具特色.在以便攜式產品低功耗為訴求的眾多新品中, 今年上半年Silicon Labs (芯科實驗室)發表業界最低電壓0.9V微控制器的新品尤顯得突出.
芯科實驗室首款操作電壓最低0.9V的微控制器，使便攜式產品首次能從一顆電池取得所需電源。C8051F9xx產品線創新的8位架構包含1個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，協助廠商發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品，例如無線傳感器網絡、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間更久，還能透過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，微控制器多數時間都在休眠模式，并會定時喚醒擷取資料。C8051F9xx利用創新的設計技術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產品線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應用。這個最新的低電壓、低耗電微控制器產品線還包含1個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SmaRTClock計時模塊；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技術和創新的設計技術實現這種前所未見的功能整合度，協助客戶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(現場可編程門陣列)過去常因耗電問題登不上可攜手持應用臺面,但在今天經過FPGA廠商從架構與設計技術上的提升,功耗降至mW已不是夢。以低功耗在FPGA市場打響名聲的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，同時提供產品已完成封裝且不需要前置時間的交貨，此一新組件將以高產量的便攜式消費性產品市場為目標。Actel并提供價格低于1美元的50種以上不同款nano FPGA，從而打破了FPGA的價格障礙。
Actel總裁兼全球執行長John East 表示：“我們開創出一片新的市場區隔，將FPGA帶入一個全新的領域。當其他FPGA供貨商關注于這個市場的時候，只有Actel擁有獨特的能力實時提出針對快速發展中的便攜式消費性產品的設計需求。由于這些市場瞬息萬變，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品的客戶提供合適的產品組合。” Actel還為測試但未封裝的晶元業務 (known good die business) 提供支持以便滿足便攜式應用所需的前置時間和數量的要求，例如智能電話、PDA、個人醫療監控設備、個人導航設備、電子書，以及便攜式銷售終端 (POS) 工具等。
nanoPower、nanoSize和nanoTemp IGLOO nano FPGA的功耗低至2μW，閘數范圍為1萬～25萬閘，這些組件支持1.2V～1.5V核心電壓和I/O運作、具有總線保持功能的超低功耗Flash*Freeze模式，以及先進的I/O功能如熱插入和史密特 (Schmitt trigger) 觸發器輸入。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。
為了站上產業重要的里程碑，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還擴大了其產品標準商用環境工作溫度的范圍，IGLOO nano FPGA提供溫度范圍為 -20℃～ +70℃，使得大多數便攜式應用產品能夠在世界各地零度以下的環境操作。
客戶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勢。 nanoPrice 大量訂購時，采用QNG48封裝的1萬閘A3PN010的起價為0.69美元，測試但未封裝晶元的價格為0.49美元。Actel將為高量產的應用產品提供超過50種價格低于1美元的產品。Actel并計劃在11月提供低成本的nano入門級套件，價格為49.95美元，它配備有一個采用VQG100封裝的IGLOO AGLN250，這款電路板提供多種電壓，能夠進行快速的原型構建，并可存取到所有的I/O接腳，展示Flash*Freeze模式控制并實現電池供電的運作。 |
