03 模拟前端与 Codec 架构¶

模块导读与原厂定位¶

音频编解码器（Audio Codec）是物理模拟现实世界与数字二进制计算世界之间的混合信号桥梁。它集成了极低噪声前置放大器（LNA/PGA）、高阶 Sigma-Delta 模数与数模转换器（ADC/DAC）、高效率功率放大器（Class-D/AB PA）以及高精度插入检测阻抗测量电路。

在芯片原厂中，Codec 的微架构设计直接决定了整机的信噪比（SNR）、动态范围（DNR）、总谐波失真（THD+N）以及无播放时的底噪极限。

graph LR
    subgraph Codec_AFE["音频 Codec 混合信号完整拓扑"]
        MIC_IN["差分麦克风输入"] --> PGA["可编程低噪声增益放大器 (PGA)"]
        PGA --> SD_ADC["多阶 Sigma-Delta ADC 调制器"]
        SD_ADC --> DEC_DSP["数字降采样与插值抽取引擎"]

        DEC_DSP --> SD_DAC["多阶 Sigma-Delta DAC 调制器"]
        SD_DAC --> RECON_LPF["模拟重建低通滤波器"]
        RECON_LPF --> HP_AMP["超低失真耳机放大器 (HP Amp)"]
        RECON_LPF --> CLASS_D["高效率 Class-D 扬声器功放"]

        JACK_DET["耳麦插入与阻抗检测状态机"] -.检测中断.-> DEC_DSP
    end

模块文章索引¶

Sigma-Delta ADC 与 DAC 架构：过采样技术（OSR）、高阶噪声整形（Noise Shaping）多阶调制器与动态元件匹配（DEM）
模拟前端 AFE 与麦克风前置放大：全差分低噪声放大器（LNA）、可编程增益放大（PGA）与共模抑制比（CMRR）
音频功率放大器 Class-D/AB/H：Class-D PWM/PDM 调制、无滤波架构（Filterless）、Class-AB 保真度与 Class-H 动态升压轨
耳机插孔检测与 MICBIAS 电路：3.5mm 插孔插入检测（Jack Detect）、OMTP/CTIA 极性自适应与微安级超低噪声 MICBIAS
Codec 混合信号工程设计规范：PCB 混合信号星型单点接地、参考基准 VREF 退耦电容选型与防 EMI 辐射屏蔽
耳机底噪与地回路杂音排查：实战案例：耳机底噪白噪声（Hiss）、地环路蜂鸣声（Ground Loop）与电荷泵杂音根因排查
THD+N 与动态范围理论推导：音频关键声学指标（SNR、DNR、THD+N、SINAD）的数学定义、傅里叶级数分解与理论极限