ARM的设计真相

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全线性供电: 在ARM平台和X86平台的选择中,很容易产生一个误区,就是ARM省电,所以更容易设计成线性供电,而X86费电不容易设计成线性供电。

实际上大约在双核心ARM发布时候开始出现一个分水岭,部分ARM厂家在销售ARM时会捆绑销售PMIC,由PMIC统一负责ARM的各个电压的供电和上电时序。这里有一个关键的概念——上电时序,那么什么是上电时序?上电时序就是A电压必须比B电压早X ms上电,而B电压要比C电压早Y ms上电。举个例子,内存工作电压1.5V 必须比CPU工作电压 0.9V早至少100ms开启电源开关供电(上电),否则CPU就会因为没有检测到内存而启动失败。由于ARM不仅有内存,还有外存、ADC、DAC等大量功能模块,而不同功能模块有不同的上电时序要求,这让ARM的上电时序管理变得极其复杂。伴随ARM CPU核心数量、接口数量和接口种类的增加,这个上电时序就越来越复杂。由于只有ARM原厂商才最为清楚自己ARM的上电时序,为了降低ARM设计合作伙伴的开发难度,也为了提升自身的利润,各ARM厂家均推出了PMIC捆绑ARM销售。PMIC的出现,完美的解决了上电时序极度复杂的困难,而采用ARM原厂商的PMIC芯片进行产品设计也几乎成为唯一选择。

伴随ARM核心数量的增加,性能的提升,需要的工作电流也越来越大。从四核心ARM开始,CPU供电均采用开关电源以解决核心数量增长带来的CPU供电电流增加与发热量激增的矛盾。目前行业内的解决方案,均通过PMIC内置的开关电源为CPU、内存以及大量对声音产生重大影响的电路供电。因此4核心以后,使用PMIC的ARM几乎不会有设计成为全线性供电的可能性。当然PMIC内部仍存在少量线性电源,但是这些线性电源对HiFi设计影响甚微。

赛耳之声使用T113-S4双核心ARM,整个电路采用高达11颗LDO,将CPU、时钟、内存、外存、I/O和网络等供电电路完全分立,进而通过自行设计的方案,实现了对T113-S4上电时序的完全控制,确保了硬件系统的运行稳定性,从而完成了稳定、低干扰的A1平台全线性供电设计。

时钟: 为了简化上电时序的设计难度,ARM设计中通常使用可以被ARM直接控制的无源晶体。众所周知,时钟信号质量是影响数字播放和HiFi网络设备声音质量的关键要素,高质量、同源时钟可以提供更高的声音质量上限。因此使用高质量、同源时钟代替无源晶体,无疑是更加优秀的解决方案。赛耳之声在A1架构的设计中,使用CelCLK II PLL系统取代了无源晶体,对CPU、网络等系统提供了同源时钟,并且克服了由此引发的上电时序复杂度几何级提升的问题,从而使A1架构拥有了一个原生的高质量、同源时钟系统。

赛耳之心CelHeart-A1架构

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赛耳之心A1架构基于ARM平台,采用全线性供电,包括CPU在内的全部时钟均由CelCLK II PLL 系统统一提供。A1架构是一个设计好的ARM功能模块,根据不同产品需求将A1 ARM功能模块与实际业务功能部署在同一个电路板上(例如NA3将A1与无线模块部署在一起),从而满足产品功能和声音级别要求。

全线性供电超低运行噪声

全线性供电超低运行噪声

A1架构采用11颗线性电源管理芯片,CPU、内存、eMMC存储、网络、I/O、PLL等全部采用线性供电。这一架构采用的ARM—T113-S4性能和硬件配置完全满足网桥、路由器、无线AP等应用的需求,加上其汽车应用的车规级设计,满足苛刻的使用环境要求,对HiFi的无风扇要求及其友好,几乎不会引发热噪声导致的声音质量下降。

原生PLL和全同源时钟设计

原生PLL和全同源时钟设计

CelCLK II PLL作为CelHeart A1架构的原生时钟系统,与A1架构共同存在,CPU、网络等各种时钟均由CelCLK II统一供应,并且CelCLK II可以接收外部的10MHz时钟信号,为A1架构的声音提供了无尽可能。

赛耳之心A1的“声纹”调校考虑

A1的“声纹”调校
A1的“声纹”调校

由于赛耳之心主板本身属于平台硬件,可用于多种不同的最终形态设备,因此不能赋予过度的声音特色。除去技术层面予以充分考虑, 在特殊器件选择层面上非常谨慎,没有采用音频电容, 而是大量采用了无副作用的贴片式薄膜电容,用于提升声音的鲜活度和微动态表现。

电源线的锁紧扭力可以灵活的调整声音走向,因此赛耳之心秉承了赛耳之声自2022年年底以来的一贯设计风格—— 所有电源接插件均选择黄铜镀锡锯齿形螺丝压接接插件,这种接插件经过精密的东日扭力螺丝刀手工精确校准的机内线锁紧扭力后, 可以有效的调整声音的宽松度和鲜活度比重,从而确保赛耳之心在所有产品形态下的普遍适用性。