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ANALOG/MIXED SIGNAL CODEC IC 40 - ELETTRONICA OGGI 478 - MAGGIO 2019 mente vocali. La crescente diffusione di smartphone e tablet ha catalizzato l’attenzione del mondo industria- le sui codec multimediali, un fatto che non può certo sorprendere vista che rappresenta un mercato caratte- rizzato da volumi decisamente più interessanti rispetto a quello dei dispositivi puramente vocali. A differenza dei tradizionali dispositivi vocali, come ad esempio un telefono, i codec utilizzati nei dispositivi portatili con- sumer devono gestire differenti tipologie di dati. Il cre- scente interesse verso I dispositivi multimediali portatili ha comportato una riduzione degli investimenti nei più tradizionali codec vocali. Per questo motivo, la libertà di scelta degli OEM nello sviluppo di prodotti orientati al mercato vocale si è ridotta a due alternative: utilizzare un codec multimediale o realizzare i loro prodotti sfrut- tando codec vocali risalenti a un decennio fa o forse più. In questo modo non si tiene conto delle esigenze delle applicazioni emergenti dei prodotti basati esclu- sivamente sui segnali vocali, come ad esempio le radio mobili, la telefonia cablata, le apparecchiature a con- trollo vocale e gli interfoni (ovvero i dispositivi per la trasmissione e ricezione della voce) pubblici e privati. I produttori di questi dispositivi, inoltre, non possono sfruttare le potenzialità dei trasduttori di ultima genera- zione, grazie ai quali è possibile realizzare soluzioni di dimensioni inferiori e caratterizzate da consumo mino- ri, a fronte di prestazioni più elevate. Uno sguardo sui codec vocali Un codec vocale sarà verosimilmente progettato per interfacciarsi con un microfono a elettrete (un parti- colare tipo di microfono a condensatore basato su un elettrete). Questo produce un segnale analogico di am- piezza ridotta che deve essere pre-amplificato prima di arrivare al codec. Gli attuali codec vocali potrebbe- ro non integrare I convertitori A/D (ADC) e D/A (DAC) richiesti per digitalizzare i dati vocali, il che comporta un aumento dei componenti esterni richiesti. Senza dimenticare che i codec molto probabilmente saran- no realizzati utilizzando un nodo di processo “legacy” (quindi di qualche generazione fa), ragion per cui non è ottimizzato per garantire bassissimi consumi (ULV – Ultra Low Power). Tutti questi svantaggi rendono di fatto inadatte le soluzioni esistenti per l’uso nelle moderne applicazioni, che richiedono codec vocali di piccole dimensioni, costo ridotto, caratterizzati da un elevato livello d’integrazione e in grado di garan- tire elevate prestazioni e consumi molto bassi. Oltre a influenzare lo sviluppo dei codec, la diffusione dei dispositivi multimediali portatili ha contribuito all’evo- luzione dei sensori di tipo MEMS (Micro Electro Me- chanical System). Le categorie di sensori MEMS più importanti sono gli accelerometri e i giroscopi, ovvero i sensori che con- sentono ai dispositivi portatili e indossabili di perce- pire il loro orientamento e altri movimenti. Essendo basati sulla medesima tecnologia, i microfoni MEMS sono più piccoli e consumano una potenza nettamente inferiore rispetto ai microfoni tradizionali, assicurando nel contempo prestazioni complessive sensibilmente migliori e la possibilità di integrare un gran numero di funzionalità. In questo modo è possibile eliminare il ricorso a numerosi componenti esterni, realizzando codec in grado di sfruttare appieno i vantaggi intrinse- ci dell’evoluzione tecnologica. Il ruolo degli amplificatori Un altro settori in cui si sono registrati notevoli pro- gressi in questi ultimi anni è quello degli amplificatori in classe D. Si tratta, in sintesi, di amplificatori analogici che operano nel dominio digitale. La lettera D indica la classe di funzionamento degli amplificatori (ad esem- pio vi sono amplificatori in classe A, AB e così via). Gli amplificatori in classe D, benché rappresentino il com- plemento ideale della tecnologia MEMS, fino in tempi abbastanza recenti risultavano piuttosto complessi e quindi difficili da implementare. I miglioramenti in ter- mini di efficienza garantiti da questo tipo di amplifica- tori hanno convinto i produttori a investire su di essi e ora gli amplificatori in classe D sono divenuti dispositi- vi di uso comune in questo tipo di applicazione. Codec vocali: è arrivata la nuova generazione Per supplire alla carenza di investimenti a fronte di una crescente richiesta di codec vocali dedicati da utiliz- zare nelle più recenti applicazioni, CML Microcircuits ha sviluppato la famiglia CMX655. Espressamente pro- gettati per supportare sia la telefonia standard sia le applicazioni vocali ad alta definizione (HD), i dispositivi di questa serie integrano numerose funzioni avanzate, compresa la possibilità di interfacciarsi direttamente con microfoni MEMS analogici e digitali. I componenti della linea CMX655 risultano quindi ottimizzati rispetto sia ai codec multimediali di tipo general purpose sia ai codec vocali esistenti, in termini di funzionalità e di efficienza energetica. I codec CMX655, oltre a garantire un’elevata qualità audio, semplificano la progettazione a livello di sistema rispetto ai codec esistenti grazie al supporto dei microfoni MEMS e all’integrazione di un amplificatore di uscita in classe D, in grado di forni- re una potenza massima di 1 W a un altoparlante. Lo schema a blocchi di figura 2 mostra la versione digitale di CMX655D, dove vengono riportate le principali fun- zionalità tra cui l’interfaccia verso il microfono digitale, l’amplificatore in classe D e il blocco per l’elaborazione del segnale audio. Il dispositivo può interfacciarsi con due microfoni MEMS digitali, consentendo l’implemen- tazione di caratteristiche avanzate come la soppressio- ne del rumore. Solitamente un microfono MEMS forni- sce un’uscita seriale conforme ai protocolli PDM (Pulse Density Modulation) o I2S (Inter IC Sound), che utilizza- no entrambi un singolo segnale digitale sincronizzato