手机HiFi?看优异音乐播放器电路设计

    对HM-901的拆解之后，就到了今天最为重要的部分，我们来看看一款售价5999元的播放器到底使用了什么元件，电路又是如何设计，下面是笔者绘制的HM-901的结构框图，大家可以先有个印象，在下文中，笔者将会分别解释。

    注：HM-901下面有个Dock口是可以输出数字信号和Line Out的，所以在音频DAC之前和DAC之后还有两个输出才对。

    好吧，下面的解释可能有些枯燥，笔者尽量写得好玩一些吧！

    图中的红色处理器为“君正 JZ4760”，600MHz MIPS CPU（对应框图中的应用处理器，专业上应叫SoC或OMP，因为不止有CPU核还包更多接口等"外设"），有一定的片上资源，并且有浮点运算单元，为各种格式音乐做解码，控制数据传输，处理用户输入。

    图中粉红色为“三星 K9LBG08U0D”4GB MLC 闪存颗粒（对应框图中的闪存），播放器的系统存储其中内存，系统一般会占用10MB-1GB的空间（以Linux开发板做参考），其余空间可以设计成内置存储（但是目前HM-901貌似没有设计，因为其没有内置存储空间）。

    图中蓝色为“现代 H5PS1G63EFR”DDR2 内存颗粒（对应框图中的内存），64M个单元，每个单元16位（2字节），因此是128MB一片。播放器上装了2片，应该是一片存储奇数地址数据（前两个字节），一片存储偶数地址（后两个字节）。

    图中浅蓝色“擎泰 SK7831”读卡器芯片 (对应框图中的读卡器)，支持MMC/SD/SDHC/SDXC/Memory Stick PRO/MS-Pro HG(也就是说如果卡槽是多合一卡槽，这机器也可以读Sony的记忆棒)，用这个芯片应该是为了支持SDXC。

    图中绿色部分是排插，主要是方便电路板之间的电路链接，避免各种飞线，图中的黑色及蓝色飞线貌似是供电，在新版本中只需再加一组排插就能解决。在插针附近有不少晶体管和稳压器件，目的是为各种芯片提供不同的工作电压，并且防止相互干扰。晶体管目的是增大稳压器件的工作电流。正方形的是DC-DC芯片，管脚几乎在芯片底部，目的是良好接触与良好散热。电容和电感（圆形器件）组成LC滤波器，减低DC-DC产生的开关噪声。

    图中红色“德州仪器 DIT4192”数字音频发送器芯片（对应框图中的数字音频发送器），用于将CPU数字解码后的音乐以192KHz的速率数字输出。因为CPU输出的SPDIF数据并不是可以直接同轴输出的，而是普通的串行数据。需要这个芯片做协议转换和放大输出。

    图中粉红色“德州仪器 LM833”中频双运放，（框图中没有出现，是电源或者键盘部分，未画出），目前不知道具体的作用，但有三个猜想：

    1、用电阻将主电池的电压分压，取一部分电压之后比例缩放到CPU的AD能识别的范围，用于电压检测。

    2、选歌的拨盘如果是模拟的（意思就是它是电阻），也是将电压范围缩放之后给CPU的AD，用于旋转位置检测。

    3、如果拨盘是数字的（就是每一个阻尼位置是改变管脚编码），而又不想让CPU耗费更多GPIO管脚做按钮检测，可以用运放变成脉冲信号，触发CPU中断。

    图中绿色部分为Wifi芯片（图中的Wifi），其右边电路板上有点的黄色区域是天线，金属壳防止意料之外的高频信号向外辐射，造成对CPU等器件的干扰。

    图中粉红色“ES9018S”DAC芯片，32bit 200kHz DAC,目前市面上可见的最高参数DAC芯片之一，对来自“德州仪器 DIT4192”的信号进行数模转换。这块DAC可谓名声响亮，早期仅用在HI-END器材中，目前使用这款芯片的还有DX100播放器，但这块DAC调音极为困难，尤其是HM-901还偏偏用了两块（一个声道一块），技术难度比台机还要高。

    图中红色与绿色分别是“德州仪器 OPA2107AU 和 OPA627AU”（两组，对应两个声道），均是低噪声精密运放，具有低噪声，高精度，低差模失调电压的特性(原理图中的DAC输出运放)，其中OPA2107AU会把ES9018S产生的差分信号变成单端信号，之后再由OPA627AU进行初步放大。

平衡耳放卡

    德州仪器 OPA 627AU(4枚) BUF 634U(4枚)，最终的功率放大（OPA放大电压，BUF提供功率输出）（对应图上的功率放大）4枚BUF最终形成BTL电路“全平衡”输出，耳机每个声道的每一端都能有自己的电位(可正可负)。如果是半平衡板，放大器数量减半，耳机一个声道的一端电位永远接地。

    上图中，在每个按钮边上都有电容，是为了减轻按下按钮产生的阶跃信号噪声对播放器的影响。一排一排的电容是为了保证芯片在突发状况下电压稳定。（比如，在某几个连续的时钟周期突然开启了多个外设或者让多个管脚同时输出高电平，而之前这些都是关闭的，就有可能造成瞬时的CPU供电电压过低）。

双联步进式电位器

    双联步进式电位器，作为音量调节的比例电阻 (对应图上的音量电位器)，电位器虽然位于“音频输出接口”的电路板上，但是实际走线是通过连接器只和放大器板连接在一起。只是由于放大器板可以拆卸，所以采取这种设计。

    到这里基本上已经将HM-901的内部设计及芯片介绍完毕，当然，其内部还有几个芯片，也非常重要，但与播放器的主体结构关系已经不大，并且也没有什么特色，所以就不加以介绍了。最后一点是，在HM-901的电路板上有明显的“蛇形布线”，是因为在高速读写时用到的32根数据线到CPU距离必须接近于等长。

    总结：如果您完整的看完了笔者对于HM-901内部电路的介绍，也许您已经可以明白，为啥手机的音质不可能达到很高的水准，类似901这种框图看似简单，但实际电路如此复杂，元件如此之多的家伙，你很难想象还能怎样缩减它的体积。■<