中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊，隨著4K超高清電視技術(shù)的持續(xù)普及，用戶對(duì)視聽體驗(yàn)的需求不斷升級(jí)，硬盤播放器行業(yè)作為超高清內(nèi)容播放的核心設(shè)備，不僅需要具備高碼率視頻解碼能力，更需匹配高品質(zhì)的音頻輸出效果。當(dāng)前，超高清碼流儀已逐漸融合硬盤播放器與 HDMI 分配器的功能，可同時(shí)帶動(dòng)多臺(tái)超高清電視，這一趨勢(shì)對(duì)硬盤播放器的音頻解碼性能提出了更高要求，需要能支持高采樣頻率、高分辨率的音頻格式，同時(shí)解決開關(guān)機(jī)時(shí)的沖擊噪聲問題，以滿足用戶對(duì)沉浸式音效的追求。以下是2025年硬盤播放器行業(yè)技術(shù)分析。
硬盤播放器音頻解碼電路的核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高性能音頻數(shù)據(jù)解碼與高質(zhì)量模擬信號(hào)輸出，其結(jié)構(gòu)主要圍繞四大功能模塊展開：數(shù)字音頻接收電路、立體聲數(shù) / 模轉(zhuǎn)換電路、模擬信號(hào)調(diào)理電路以及開關(guān)機(jī)靜噪電路。該電路采用數(shù)字音頻接收器對(duì) AES/EBU 或 S/PDIF 音頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行接收和解碼，同時(shí)從音頻流中提取并生成純凈的時(shí)鐘信號(hào);解碼后的音頻數(shù)據(jù)通過(guò) I?S 總線傳輸至立體聲數(shù) / 模轉(zhuǎn)換器，完成數(shù) / 模轉(zhuǎn)換后，模擬信號(hào)調(diào)理電路對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波和差分 - 單端轉(zhuǎn)換，消除共模誤差與帶外噪聲;最終，經(jīng)過(guò)處理的高質(zhì)量模擬電壓信號(hào)通過(guò)開關(guān)機(jī)靜噪電路后，由 RCA 接口輸出，為硬盤播放器提供穩(wěn)定的音頻輸出。
《2025-2030年全球及中國(guó)硬盤播放器行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》指出，硬盤播放器的數(shù)字音頻接收電路選用兼容多標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻接收器 CS8416，該芯片支持 EIAJ CP1201、IEC-60958、AES3 和 S/PDIF 標(biāo)準(zhǔn)，采樣頻率范圍覆蓋 32~192kHz，可滿足硬盤播放器對(duì)不同格式音頻數(shù)據(jù)的接收需求。串行數(shù)字音頻信號(hào)由 RCA 接口輸入后，經(jīng) 74HC04 構(gòu)成的反相器鏈進(jìn)行放大整形，再傳輸至 CS8416;CS8416 對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼轉(zhuǎn)換，并重建時(shí)鐘信號(hào)，解碼后的音頻數(shù)據(jù)通過(guò) I?S 總線發(fā)送給后續(xù)的數(shù) / 模轉(zhuǎn)換電路。在硬盤播放器的該電路設(shè)計(jì)中，CS8416 工作在硬件控制模式，SDOUT 引腳通過(guò) 47kΩ 電阻下拉至地，芯片復(fù)位后，通過(guò)檢測(cè)各控制引腳的電平確定工作狀態(tài)，無(wú)需復(fù)雜軟件配置，簡(jiǎn)化了硬盤播放器電路的整體結(jié)構(gòu)。
硬盤播放器的音頻數(shù)據(jù)數(shù) / 模轉(zhuǎn)換功能由 24 位、192kHz 立體聲 D/A 轉(zhuǎn)換器 CS4398 實(shí)現(xiàn)，該芯片采用 Delta-Sigma 結(jié)構(gòu)，具備 120dB 的信噪比和 - 107dB 的總諧波失真 + 噪聲(THD+N)，能為硬盤播放器提供高保真的音頻轉(zhuǎn)換效果。解碼后的 I?S 音頻數(shù)據(jù)通過(guò) 33Ω 緩沖電阻輸入 CS4398，CS4398 同樣工作在硬件控制模式，其工作狀態(tài)由控制引腳的電平?jīng)Q定。此外，電路中 R?、R?、R??~R??以及 Q?、Q?構(gòu)成靜音電路，可有效降低無(wú)關(guān)噪聲，進(jìn)一步提升硬盤播放器的音頻信噪比，確保轉(zhuǎn)換后的音頻信號(hào)質(zhì)量。
硬盤播放器的模擬信號(hào)調(diào)理電路主要針對(duì)數(shù) / 模轉(zhuǎn)換后的模擬音頻信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理，核心功能包括低通濾波和差分 - 單端轉(zhuǎn)換。該電路選用低噪聲運(yùn)算放大器 NE5532，其中 U4A 及其外圍元件構(gòu)成差分輸入的二階巴特沃斯低通濾波器，可有效濾除 Delta-Sigma 調(diào)制器產(chǎn)生的帶外噪聲;濾波后的信號(hào)通過(guò) R??、R??構(gòu)成的反相電路后，經(jīng)隔直電容輸出至開關(guān)機(jī)靜噪電路，消除信號(hào)中的共模誤差，為硬盤播放器輸出穩(wěn)定、純凈的模擬音頻信號(hào)提供保障。
硬盤播放器在開關(guān)機(jī)過(guò)程中易產(chǎn)生沖擊噪聲，影響用戶體驗(yàn)，因此設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且高效的開關(guān)機(jī)靜噪電路。該電路中，220V 交流電經(jīng)降壓、整流和濾波后為繼電器 K?的線圈供電，繼電器線圈同時(shí)具備電阻和電感特性，相當(dāng)于增加一級(jí)濾波，即使 C??容值較小，也能為繼電器提供穩(wěn)定工作電壓，同時(shí)為關(guān)機(jī)時(shí)的迅速放電奠定基礎(chǔ)。系統(tǒng)上電時(shí)，待電源芯片正常工作后，R??獲得供電，Q?導(dǎo)通，繼電器吸合，音頻信號(hào)輸出線路接通，確保硬盤播放器在芯片正常工作后才輸出信號(hào);關(guān)機(jī)時(shí)，C??容值小，繼電器線圈迅速放電，觸點(diǎn)快速斷開，切斷音頻信號(hào)輸出線路，有效抑制開關(guān)機(jī)沖擊噪聲。
為驗(yàn)證硬盤播放器音頻解碼電路的性能，搭建了專門的測(cè)試環(huán)境：以超高清碼流儀作為信號(hào)源，將 S/PDIF 音頻信號(hào)從其主板引出，通過(guò) RCA 接口與該解碼電路相連。測(cè)試結(jié)果顯示，解碼電路成功輸出位時(shí)鐘 SCLK 和串行音頻數(shù)據(jù) SDATA 的穩(wěn)定波形，實(shí)現(xiàn)了 S/PDIF 格式串行音頻數(shù)據(jù)的解碼;將該電路接入專業(yè)音響系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際試聽，解碼后音質(zhì)清晰、音色圓潤(rùn);在設(shè)備反復(fù)插拔電試驗(yàn)中，無(wú)開關(guān)機(jī)沖擊噪聲出現(xiàn)，進(jìn)一步證明了電路的穩(wěn)定性與可靠性。此外，由于硬盤播放器解碼電路中的核心芯片(CS8416、CS4398)均工作在硬件控制模式，無(wú)需繁瑣的軟件設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)計(jì)難度與生產(chǎn)成本。
本文設(shè)計(jì)的硬盤播放器音頻解碼電路，針對(duì)超高清碼流儀與硬盤播放器的高品質(zhì)音頻需求，采用 CS8416 數(shù)字音頻接收器和 CS4398 立體聲數(shù) / 模轉(zhuǎn)換器為核心，最高支持 24 位、192kHz 采樣頻率的 AES/EBU 和 S/PDIF 音頻數(shù)據(jù)解碼，通過(guò)數(shù)字音頻接收、數(shù) / 模轉(zhuǎn)換、模擬信號(hào)調(diào)理及開關(guān)機(jī)靜噪四大模塊的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了高保真音頻信號(hào)輸出。電路核心芯片均采用硬件控制模式，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、提高了可靠性且降低了成本，同時(shí)開關(guān)機(jī)靜噪電路能有效抑制沖擊噪聲。該電路不僅適用于超高清碼流儀，還可廣泛應(yīng)用于硬盤播放器、數(shù)字機(jī)頂盒及各類視聽設(shè)備中，為2025年硬盤播放器行業(yè)技術(shù)升級(jí)提供了可靠的音頻解碼解決方案。
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