HUSH立体声降噪芯片SSM2000应用

    摘要：SSM2000 是采用专利HUSH电路制造的先进的音频降噪系统，可广泛地用于各种音源，包括声音和视频磁带、无线电和电视广播，或其它有噪声的音源。本文介绍了 SSM2000的主要特点、工作原理和性能参数，并介绍了SSM200的应用电路。

    关键词：音频降噪；压控放大器；滤波器；SSM2000

    1. 概述

    SSM2000是采用具有专利的HUSH电路生产的先进的音频降噪系统。HUSH把动态滤波器和向下扩展器结合起来，因此效率很高，并且没有系统常有的噪声。此外自适应阈值电路可检测额定的信号电平，并可动态地调整两个阈值，因而不管信号来源是什么都可以提供最优结果。 HUSH实际上可用于任何音源，包括声音和视频磁带、无线电和电视广播以及其它有噪声的音源。SSM2000可以和DolbtB编码信号源一起使用以产生良好的效果。该电路的一个主要特点是可直接连接到压控放大器端口，使用最小的外围电路就可实现诸如直流幅度控制、自动电平调整及压缩等功能。

   SSM2000的主要特点如下：

·噪声抑制达25dB；

·单端工作；

·自适应阈值可动态调整；

·可对DolbyB音源进行有效解码；

·可直接连接VCA控制端；

·具有逻辑可控制的旁路和静音功能；

·有100dB的动态范围（噪声抑制关断时）；

·总谐波噪声失真比的典型值为0.02%；

·电源电压为7～18V。

   SSM2000采用24脚小型封装（SOIC），其封装外形如图1所示。NC表示不“连接”。

   2. 主要参数

表1所列为SSM2000的主要电性能参数。

    3. 工作原理与引脚功能

    3.1 SSM2000的原理框图

    图2所示为SSM2000的一个音频通道的原理框图。当输入的音频信号被处理后，即可提取所需的信号和噪声的频率分布和幅度信息。 左右声道的音频信号经过压控低通滤波器滤波，再经压控放大器放大后输出。滤波器和放大器都是低失真的，由它们引起的噪声是可以忽略的。 压控滤波器（VCF）的截止频率可由用户在1kHz到35kHz之间根据需要予以设定。VCA可被设定为衰减或放大，这可增加SSM2000 的灵活性。使用合适的算法可以得到合适的控制信号，并施加到VCF和VCA上， 这样可在对信号造成最小损失的同时实现最多达25dB的噪声抑制。

    3.2 管脚功能描述

    SSM2000的引脚功能如下：

    LIN，RIN（管脚1，2）：左、右音频输入。LIN和RIN都采用单端输入，输入阻抗为10kΩ。

   VCF电容端（左声道管脚3、4，右声道管脚21、22）：包括LVCFC1，2和RVCFC1、2。连接在这些端口的电容器控制着 VCF低通滤波器的范围。

    V+（管脚5）：正电源。

    ACOM（管脚6）：音频电路的内部参考地。在单电源应用中该端通常接低电位，电位应为正电源的一半。

    VCA CONTROL PORT（管脚7）：VCA控制端。该端连接压控放大器电路，除了对压控放大器检测器的控制之外，还可以在外部对压控放大器检测器的控制之外，还可以在外部对压控振荡器的幅度进行设定并对音量进行控制。该端口每施加 22mV电压就会产生1dB的幅度衰减，0dB对应于150mV。

    VCF DET IN（管脚8）：该脚为压控滤波器控制和噪声阈值检测电路的输入端。推荐在 SUMOUT和VCF IN端使用3极点滤波器。

    SUM OUT（管脚9）：该端为左右输入的合成组合输出。该组合输出可以为滤波器和压控放大器检测器所使用，以便确定音频信号的幅度和频率范围。

    VCF DET TC（管脚10）：压控放大器电平控制输入端，输出电压用于控制音频通道中的压控放大器。推荐在 SUM OUT端和VCA DETIN端使用一单极点的滤波器。

    VCF DET TC（管脚11）：压控滤波器定时电容端，通常在此端连接一1μF的电容,其目的是控制压控滤波器的截止频率的改变速度。

   VCA DET TC（管脚12）：压控放大器定时电容，该端功能类似于VCF DET TC端。该引脚处应连接一33μF的电容,它控制着压控放大器幅度变化的速率。过高的电容值会产生呼吸式的噪声，过大的电容值会产生泵发式的噪声。

    13脚：不用。

    DEFAULT THRESHOLD（管脚14）：默认噪声阈值引脚。该脚可用来设定可能的最大噪声阈值。在使用最大的噪声阈值电平时，为防止出现很高的噪声，HUSH将对音频信号进行滤波；设定较低的阈值可防止HUSH芯片衰减已经很小的噪声，以免降低HUSH系统的敏感度。

    AUTO THRESHOLD CAP（管脚15）：该端连接的电容用来控制自适应噪声阈值电平的改变速率，推荐使用0.22μF电容。

    DEFEAT（管脚16）：“禁止”端，在该端施加5V的电压信号会“禁止”HUSH降噪系统。施加到该端的电压应以 GND端作为参考。在使用禁止端时推荐使用标准的TTL电平进行控制。激活禁止端会使芯片内部的压控滤波器检测器和压控放大器检测器分别将最大控制信号送到压控滤波器和压控放大器。如果禁止端由带噪声的数字逻辑线时进行控制，应采用良好的滤波措施，以免数字噪声对 SSM2000中的音频信号产生干扰。

    MUTE（管脚17）：静音端，在该端施加5V电压会对SSM2000实施静音控制。

    18脚（管脚18）：未用端。

    GND：电源地端。

    V-（管脚20）：电源“负”端。

    ROUT和LOUT（管脚23，24）：左右声道输出。HUSH芯片的输出是经缓冲的，因此可驱动一定的负载。但对于超过2kΩ或300pF的负载（如扬声器或耳机），应采用附加的缓冲驱动。

    4. 应用电路

    4.1典型应用

    图3所示为SSM2000的典型应用电路。它的13脚与18脚一般悬空，而缺省阈值端（14 脚）一般连接到模拟公共端。

    SSM2000通常放置在紧靠音量控制和功率放大器的前面。并应尽可能地放在信号链路的下面，由于SSM2000在300mV（均方根值）电平时有最佳的工作效果，因此它应该放置在音量控制和功率放大元件之前。图4为在系统中的位置示意图。

   SSM2000的电源电压范围从7V到18V，也可使用稳定的±9V电源.实际上,SSM2000在电源低至4.5V时还可工作。然而，为确保获得好的性能，电源电压应在给定的范围之内。

    在双电源应用中，ACOM端压连接到系统地。

    V+和V-应分别接到对应的电源线上，且必须予以良好解耦，推荐使用1μF的铝电解电容和0.1μF的陶瓷电容。两个电源线都应该如此解耦。

    在单电源方式工作时，必须产生一虚拟的地电位并把它连接到ACOM端。如图5所示。虚拟地通常设定在电源线的中点。为芯片提供的虚拟地必须能够提供或吸收10mA的电流。使用低成本的OP292即可实现此功能。

    4.2自动电平调整

    在设计上，SSM2000作了许多考虑以方便其它应用。由于可直接访问压控放大器的增益控制端及幅度和频率检测器，因此加上一些外部电路，SSM2000就能够用一个直流电平控制两个音频通道而不需把音频信号引到控制面板上。

    自动电平调整类似于压缩，但是它不企图对所有的大幅度音频信号进行衰减，只是在整信号幅度增加一定时间后（例如1秒）对音频信号进行衰减。自动电平调整的应用电路如图6所示。

    该电路实际上只是对信号幅度进行操作，因此电路的输入端取自12脚，其输入信号被增益调整和电平移位。在运算放大器之后，信号通过一正峰值检测器，再经时间常数RC进行平均。平均后再将信号送到压控放大器的控制端。