音頻信號檢測原理
　　人耳可聽到的頻率范圍約為 20 至 20,000 Hz。該范圍可以包括單音，例如變壓器嗡嗡聲或來自無線電系統(tǒng)的白噪聲。這并不是說這些聲音在音頻系統(tǒng)中是理想的，而且高強度的此類聲音會損害聽力。人類語音、音樂和自然聲音具有不斷變化的不同頻率。因此，音頻檢測器應該記錄頻率變化并根據(jù)這些變化挑選有用的音頻信號?！　≡撘纛l信號檢測器背后的基本理論如圖 1 所示。系統(tǒng)設計考慮了三個參考頻率：100 Hz、500 Hz 和 3 kHz。對于給定的信號，系統(tǒng)計算在一定時間內該信號的頻率與參考頻率交叉的次數(shù)。僅考慮從低頻到高頻的交叉（例如，50 Hz 到 150 Hz 將計為 100 Hz；150 Hz 到 50 Hz 則不算）。如果信號與兩個參考頻率中的任意一個交叉達到表 1 中指定的最小次數(shù)，則設計會將其視為音頻。

　　圖 1 中顯示了三個示例信號：
　　1) 一些噪聲跨越 3 kHz 3 次（以黑色顯示）。
　　2) 不交叉任何頻率的單音嗡嗡聲（以紅色顯示）。
　　3）像語音或音樂一樣變化的信號（以綠色顯示）。它跨越 100 Hz 6 次，500 Hz 5 次，3 kHz 1 次。該曲線與所有三個參考頻率交叉，但設備不會檢測 3 kHz，因為它僅交叉 1 次（必須交叉 2 次或更多次才能檢測，如表 1 所示）。該設備檢測 500 Hz（交叉 5 次；2 是表 1 中的最小值）和 100 Hz（交叉 6 次；4 是表 1 中的最小值）。由于它與兩個參考信號交叉足夠多次，因此該信號被檢測為音頻。
　　請注意，語音或音樂可能會有停頓。小約翰·米爾頓·凱奇（John Milton Cage Jr.）有一首著名的作品叫《4'33"》，它是在沒有任何聲音的情況下演奏的。自然，設計不應該像音頻那樣決定這么長的停頓，盡管少于5秒的停頓就可以了。被檢測算法忽略。
　　最后，設計應消除聽不見的頻率（小于 20 Hz 和大于 20 kHz）。
　　我們將使用這些原理作為使用 GreenPAK SLG47512 設計音頻信號檢測器的基礎。
　　設備實現(xiàn)
　　設計架構
　　該設備的架構如圖 2 所示，包含以下模塊：
　　1 – 模擬音頻信號的量化。這將連續(xù)模擬值映射為雙精度值。此過程之后需要知道的只是音頻信號的頻率。
　　2 – 高切濾波器。這會忽略高于 20 kHz 的頻率。
　　3 – 低切濾波器。這會忽略低于 25 Hz 的頻率。
　　4 – 跨頻計數(shù)器。根據(jù)表1統(tǒng)計一定時間段（測量時間）內信號頻率與參考頻率（高頻、中頻、低頻）交叉的次數(shù)。
　　5 – 音頻暫停。這會檢測音頻暫停并在少于 5 秒的情況下忽略它們。
　　6 – 測量時間。進行計算的給定時間段。
　　7 – DFF。它存儲測量期間的音頻檢測并將其輸出到 PIN12 (AudioDetect)。　　8 – 五分鐘無音頻信號。這會檢測音頻信號的五分鐘空閑時間，并在 PIN11 (FiveMinutesNoAudioSignal) 上設置高電平。

　　塊配置
　　模擬部分　　音頻信號源應連接至 PIN9 (AUDIO_IN-) 和 PIN10 (AUDIO_IN+)。 PIN10 (AUDIO_IN+) 是模擬比較器 (ACMP) 的輸入。 PIN9（AUDIO_IN-）是參考電壓（500mV）?？紤]到音頻信號為交流信號，且IC為單電壓供電，設計對輸入音頻信號偏置500mV以避免出現(xiàn)負電壓。然后，輸入音頻信號進入 ACMP0H（圖 3）。 ACMP0H 量化音頻信號，該信號由設計的其余部分處理。

　　高切濾波器
　　延遲（8 位 CNT7/DLY7 (MF7)）用于濾除高于 20kHz 的頻率（圖 4）?？蛻艨梢酝ㄟ^I2C將計數(shù)器數(shù)據(jù)寫入0xA0 <1287:1280>來調整頻率的周期。
　　低切濾波器
　　低切濾波器（圖 5）由兩部分組成：
　　1 – 抗毛刺濾波器?？紤]到沒有 CNT/DLY 塊來過濾隨機毛刺這一事實，決定使用查找表（3 位 LUT8）、移位寄存器（SHR 13）和 DFF（ DFF12）。客戶可以通過I2C調整隨機脈沖將計數(shù)器數(shù)據(jù)寫入0x69 <845:842>的時間?！　? – 低切濾波器。這是通過頻率檢測器 (CNT5/DLY5) 實現(xiàn)的，該檢測器會截止低于 25Hz 的頻率?？蛻艨梢酝ㄟ^I2C將頻率寫入Counter Data的切割周期調整為0x94 <1191:1184>。

　　跨頻計數(shù)器
　　該塊由幾個部分組成。
　　第一部分是 EDGE DET（圖 6）。它將雙電平音頻信號轉換為一系列短脈沖，從而保存當前音頻信號的頻率?！　∠乱徊绞菣z測音頻信號的當前頻率與參考頻率的交叉點（表 2、圖 7）。

　　與參考頻率交叉的次數(shù)由移位寄存器（SHR7、SHR8、SHR9）進行計數(shù)。

　　音頻信號標識由 LUT（3 位 LUT3）定義。
　　音頻暫?！　∫纛l暫停模塊通過頻率檢測器實現(xiàn)（圖 8、表 4）。使用此塊檢測音頻信號的暫停，如果少于 5 秒則忽略。音頻信號被認為是連續(xù)的。如果暫停超過 5 秒，設計會將其檢測為根本沒有音頻信號。

　　測量時間　　該設計對特定時間的參考頻率交叉次數(shù)進行計數(shù)，該次數(shù)由計數(shù)器控制（圖 9、表 5）。如果頻率交叉計數(shù)器在測量時間內沒有檢測到音頻信號（包括音頻暫停），設計會將其識別為無信號。

　　音頻信號存在存儲
　　音頻信號存在存儲由 DFF0 執(zhí)行（圖 2）。使用 P DLY（模式為雙沿延遲）和 LUT（3 位 LUT13）設置信號。
　　無音頻信號　　如果設計在約 5 分鐘內未檢測到任何音頻信號，則會在 PIN11 (FiveMinutesAudioPause) 上設置高電平。該時間的計數(shù)是通過LUT（3位LUT3）和延遲（CNT6/DLY6）進行的。該時間根據(jù)表6設置。

　　典型應用電路

　　硬件測試
　　通道 1（黃色，頂部）– PIN#10 (AUDIO_IN+)
　　通道 2（藍色，底部）– PIN#12 (AudioDetect)　　示波器的地連接到PIN9（AUDIO_IN-）