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控制技術/MCU  

揭開Pioneer低成本音視訊接收器的神秘面紗

上網時間: 2007年10月31日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:VSX-1016TXV  音視訊接收器  音訊設計 

在追求成本和性能間的平衡之際,沒有任何領域比家庭音視訊接收器的要求更高或更具競爭性。消費者什麼都想要(儘管他們並不想為此支付更高價格):7.1環繞音效和高解析度視訊;每聲道150W全音訊範圍功率以及0.001的總諧波失真;最新的編解碼器和輸入/輸出選項,從HDMI到香蕉型插頭。為了增加可靠性和外觀美感,設計人員難以招架許多迅速增加的要求。

本文將從PioneerVSX-1016TXV接收器設計著手。作為此次拆卸的主角,有兩個原因使1016吸引我的注意。首先,它是一款有與音訊設計問題相關的有趣系統,這些設計問題涵蓋從電源的設計到數位部份的雜訊消除等。

其次,它是一款價格合理的接收器,製造商建議零售價(MSRP)為499美元,其品質和性能直追1,000美元或1,000美元以上的中階系統。這就要求設計工程師在不折衷性能情況下,設法減少元件和製造成本。根據有關接收器的評論以及我自己的經驗,這個團隊非常好地控制了折衷問題。

該接收器的主要特性包括7.1聲道、1,080p HDMI、每聲道110W功率、THX Select 2、Dolby Digital EX、DTS-ES和DTS 96/24、WMA PRO多聲道、XM HD無線電以及附帶Neural Surround解碼器。輸入包括八個視訊、三個音訊、五個音訊/視訊、兩個HDMI、六個光學輸入、三個同軸輸入、五個S-Video和三個分量視訊。有兩個視訊輸出、一個XM輸出、一個HDMI 1,080p相容輸出、一個光學數位輸出、四個S-Video輸出和一個分量視訊輸出。

據Pioneer公司VSX-1016TXV設計專案負責人Shirou Suzuki表示,該團隊力求降低成本而不犧牲性能。他表示,設計工程師必須“為用戶提供所有聲道都完全相同的聲音品質,並在用戶家庭環境中重新塑造錄音室工程人員的原始意圖”。

首要任務是減少不必要的元件數量,以實現該團隊所力求的大幅降低成本。達成此目標的方法之一,是最有效地最佳化每個區塊並改善電路的每個部份。“我們注重每顆電容和電阻,並評估這些元件是否確實必要,”Suzuki表示。該團隊費力地與元件供應商洽談,以進一步降低成本。

這產生了一種僅具備少量被動元件的設計。電源基本上由兩個D5SBA 20 Shindengen二極體整流橋、一個10磅重的ATS7407功率轉換器和兩個用於輸出放大器功率穩定的Nichicon電容組成。

訊號輸入和輸出電路分佈在層疊配置的三個印刷電路板上,主要由安森美(ON Semiconductor)公司的HC4051A和LVX4053類比多工/解多工器驅動。此外還有一個三洋(Sanyo)公司的LA7109 75Ω DVD視訊驅動器和一個Pioneer公司的PDC131A字型產生器。後者可能用於視訊輸入上的視訊覆蓋。一顆Pioneer的ASIC則負責控制I/O網路。

所有訊號最終都引導至系統的中心:DSP功能區塊。據Suzuki表示,展開設計前的最初評估顯示,整合某些功能會將處理要求提高到180MIPS以上。這將超過Pioneer公司目前正使用的Freescale DSPC56371AF180 24位元DSP極限。但是,“我們的DSP軟體工程師決定只用一個DSP LSI來實現該設計”以降低成本,Suzuki表示。與Freescale的DSP開發團隊密切合作,已使其取得了成功。

目前,單顆DSP可執行Pioneer的數位核心引擎,該引擎提供接收器的所有多聲道音訊處理。這種處理涵蓋八個先進的演奏會和劇院環繞音效模式,包括各種Dolby模式、Pioneer自創的多聲道音場校準系統和其他原始聲音增強處理以及THX和WMA9 Pro。

在相同的電路板上,包含AKM AK4628A 96kHz/192kHz、24位元雙通道ADC和八通道DAC(具備帶晶片上開關電容濾波器和106dB動態範圍),以及AKM AK4114VQ數位視訊介面和XM衛星無線電調諧器等元件,均可支援這顆DSP。Suzuki表示,該團隊採用AKM轉換器“以實現THX要求的高品質S/N(訊息噪音比)、頻率響應和總諧波失真”。

視訊解碼器和疊加板包含了兩個HDMI輸入和單個HDMI輸出。它們由具備快速開關疊加支援的ADI ADV7184多格式SDTV視訊解碼器,以及ADI ADV7172數位PAL/NTSC視訊解碼器驅動。

但增加的HDMI介面已證實有些問題。這是針對VSX線路的新介面,輻射干擾引發了設計團隊的警惕。Suzuki表示,“一些負責HDMI、數位音訊電路和主要母板的工程師被輻射問題困擾著。”雖然他不瞭解這個團隊解決輻射問題的具體方法,但他表示這些團隊成員都是解決這種輻射問題的專家,他們應用了他們自創的‘理論方法和經驗’。

同時,放大器部份依賴於Pioneer自創的先進直接能量(ADE) MOSFET設計,以從每個聲道產生高效的高階聲音。據Suzuki表示,該技術可以實現高品質的大音量,而這兩者的結合往往比較困難。放大器部份由分佈在兩個鰭片散熱器上的14個SK SAP 17 MOSFET組成。

這裡特別提到一件有趣的事情:我在六月份舉行的飛思卡爾技術研討會上介紹VSX-1016TXV的拆卸報告後,兩位元來自某家高階音視訊公司(公司名稱保留)的設計工程師走近講台,表示他們懷疑Pioneer已經以如此低的成本整合了放大器的元件和功能。有一個工程師甚至表示,他們公司採用了許多相同的元件,但價位卻高得多。

這些評論恰巧證明了Pioneer公司VSX-1016TXV設計團隊的執著精神。

圖1:Pioneer VSX-1016TXV以低成本實現了高階功能、性能和美感,展現了出色的工程設計折衷。
圖1:Pioneer VSX-1016TXV以低成本實現了高階功能、性能和美感,展現了出色的工程設計折衷。

圖2:VSX-1016的內部視圖顯示電源位於左上方,放大器部份位於中間,層疊的I/O配電箱和主處理板位於右上方。
圖2:VSX-1016的內部視圖顯示電源位於左上方,放大器部份位於中間,層疊的I/O配電箱和主處理板位於右上方。

圖3:主處理器板由Freescale 24位元DSP(右邊)組成,同一電路板上的AKM轉換器和一個XM-HD調諧器(底部、中間)可支援該DSP。
圖3:主處理器板由Freescale 24位元DSP(右邊)組成,同一電路板上的AKM轉換器和一個XM-HD調諧器(底部、中間)可支援該DSP。

作者:Patrick Mannion




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