¿Qué opciones de muestreo de audio de 16 bits para microcontroladores de bajo costo?

A nivel de diseño del sistema, hay cuatro formas básicas de hacer audio:

Lo primero es utilizar el ADC y / o DAC integrados que se incluyen con el microcontrolador. En tu LPC1313, no tienes un DAC; tendrías que actualizar a un LPC17xx para obtener esto. También puede elegir un controlador diferente (desechar el LPC1313) que tenga los periféricos integrados necesarios. Esta es una buena opción si la calidad de audio no es un gran problema para su proyecto, el espacio es una limitación importante y su procesador tiene los periféricos necesarios. Esta no es una buena opción si la calidad del audio es extremadamente importante, si no puede cambiar los microcontroladores. No estoy seguro de cuál es su aplicación de destino, pero si está haciendo otra cosa que no sea la reproducción de música, el ADC de 12 bits en el LPC1313 debería estar bien.

El segundo sería utilizar un microprocesador que tenga los periféricos necesarios como procesador esclavo y comunicarse con el maestro a través de SPI u otro protocolo. Esta es una buena idea si necesita hacer un preprocesamiento de su audio y su host no tiene el ancho de banda para hacerlo: incluso los DSP baratos pueden hacer un filtrado básico de manera eficiente y transparente antes de que su host vea los datos. Esta no es una buena idea si tiene espacio o costos limitados, es probable que desperdicie una gran cantidad de espacio de silicio y placa en componentes no utilizados en el chip esclavo. Partes como la línea ADAU17xx de Analog Devices difuminan la distinción entre DSPs y códecs ; un ADAU1781 sería una buena opción para un controlador de audio frontal.

El tercer método es crear su propio a partir de ADC discretos, DAC y amplificadores operacionales. Esto le da el mejor control sobre los resultados, y si quiere gastar el dinero, puede construir un sistema "perfecto", pero será difícil y costoso. Puede encontrar un ADC diseñado específicamente para audio, TI tiene 18 dedicado a este propósito .

La cuarta y mejor solución de IMO es utilizar un codificador / decodificador de audio dedicado. Este tipo de chip es conocido como un "codec". El chip integrará los ADC y los DAC, que son ideales para el audio estéreo en un solo paquete, y puede abordarlo a través de un enlace serial desde su microcontrolador. Puede o no necesitar un amplificador, dependiendo de su salida. Ejemplos como partes como NXP UDA1344 o TI AIC3104 . Estas son casi siempre una buena opción, ya que son fáciles de diseñar, conservan el espacio de la placa sobre componentes discretos y ofrecen una calidad muy alta. Probablemente haya un chip de códec en la mayoría de los dispositivos de audio que utiliza. Pueden ser costosos (aunque no en comparación con un sistema de calidad equivalente), y no hacen mucho sin un procesador host dedicado, pero son la opción estándar.

Un chip ADC separado le permitirá hacer coincidir el convertidor con cualquier CPU que necesite para el diseño. Digi-Key tiene miles para elegir.

Por cierto, una cosa que vale la pena mencionar acerca de los conversores de señal digital a analógica es que mientras que un convertidor de 16 bits (ADC o DAC) debería en teoría tener una relación de señal a ruido de ~ 90dB independientemente del contenido de la señal (con más de Un LSB de ruido, uno también puede tener un convertidor de 15 bits o más pequeño), muchos chips convertidores diseñados para cosas como el audio de PC tienen características que variarán con la señal que se está produciendo. Por ejemplo, cuando la ganancia se establece para una escala completa de un voltio, pueden reproducir una señal de 1mv con solo 0.05mV de ruido u otra desviación del "ideal", pero al reproducir una señal de un voltio, puede haber más de 5mV de ruido o desviación. Al muestrear o generar audio con el fin de que alguien lo escuche, tal comportamiento es probablemente bueno. Sin embargo, puede ser problemático si pretende utilizar una señal de frecuencia de audio para otros fines.