آی‌سی Codec چیست؟

آی‌سی Codec چیست؟

در دنیای الکترونیک و مخابرات، واژه Codec از عبارت Coder-Decoder گرفته شده است. این قطعه مسئول تبدیل داده‌های صوتی بین دو دنیای متفاوت یعنی سیگنال دیجیتال و سیگنال آنالوگ است.

در تلفن‌های همراه، پردازنده مرکزی تمامی اطلاعات را به‌صورت دیجیتال پردازش می‌کند، اما صدا ماهیتی آنالوگ دارد. زمانی که کاربر صحبت می‌کند، صدای او توسط میکروفون دریافت می‌شود و به‌صورت سیگنال آنالوگ تولید می‌گردد. این سیگنال باید توسط Codec به داده دیجیتال تبدیل شود تا پردازنده بتواند آن را پردازش کند.

در مسیر عکس نیز زمانی که پردازنده قصد پخش صدا از طریق اسپیکر یا هندزفری را دارد، داده‌های دیجیتال باید توسط Codec به سیگنال آنالوگ تبدیل شوند تا قابل شنیدن باشند.

به همین دلیل Codec را می‌توان قلب سیستم صوتی گوشی‌های هوشمند دانست.

اهمیت آی‌سی Codec در گوشی موبایل

بسیاری از افراد تصور می‌کنند که اسپیکر یا میکروفون مستقیماً به CPU متصل هستند، اما در واقع تقریباً تمام عملیات صوتی از طریق Codec انجام می‌شود.

این آی‌سی مسئول مدیریت بخش‌های زیر است:

• صدای مکالمه
• صدای اسپیکر
• صدای زنگ
• صدای هندزفری
• صدای ضبط شده
• میکروفون اصلی
• میکروفون دوم
• میکروفون حذف نویز
• پردازش صوتی
• فیلتر کردن نویز
• تقویت صدا
• کنترل سطح ولوم

در صورت خرابی Codec، تمامی این بخش‌ها می‌توانند دچار اختلال شوند.

عملکرد آی‌سی Codec چگونه است؟

برای درک بهتر عملکرد Codec بهتر است مسیر صوت را بررسی کنیم.

فرض کنید کاربر در حال مکالمه است.

ابتدا امواج صوتی توسط میکروفون دریافت می‌شوند.

میکروفون این امواج را به ولتاژهای آنالوگ تبدیل می‌کند.

این سیگنال‌های آنالوگ وارد Codec می‌شوند.

Codec از طریق بخش ADC یا Analog to Digital Converter سیگنال آنالوگ را به داده دیجیتال تبدیل می‌کند.

داده دیجیتال به CPU ارسال می‌شود.

پس از پردازش، اطلاعات از طریق شبکه مخابراتی منتقل می‌شوند.

در سمت دریافت نیز همین فرآیند به‌صورت معکوس انجام می‌شود.

CPU داده دیجیتال را به Codec ارسال می‌کند.

Codec از طریق DAC یا Digital to Analog Converter داده دیجیتال را به سیگنال آنالوگ تبدیل می‌کند.

سیگنال تولید شده به اسپیکر منتقل شده و کاربر صدا را می‌شنود.

بخش‌های داخلی آی‌سی Codec

اگرچه در ظاهر Codec یک آی‌سی کوچک BGA است، اما درون آن مدارهای پیچیده‌ای قرار دارند.

مهم‌ترین بخش‌های داخلی Codec عبارتند از:

ADC

مسئول تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال است.

این بخش صدای دریافت شده از میکروفون را پردازش می‌کند.

DAC

مسئول تبدیل سیگنال دیجیتال به آنالوگ است.

این بخش صدای خروجی اسپیکر را تولید می‌کند.

Amplifier

بخش تقویت‌کننده داخلی است.

سیگنال‌های صوتی را برای پخش با قدرت مناسب تقویت می‌کند.

Audio Mixer

وظیفه ترکیب چندین کانال صوتی را بر عهده دارد.

Noise Reduction Unit

در حذف نویزهای محیطی نقش مهمی ایفا می‌کند.

Clock Circuit

وظیفه تولید کلاک مورد نیاز پردازش صوتی را بر عهده دارد.

Interface Controller

ارتباط میان CPU و Codec را مدیریت می‌کند.

ارتباط Codec با CPU

یکی از مهم‌ترین مباحث تعمیرات موبایل، شناخت مسیر ارتباطی Codec و پردازنده است.

در اکثر گوشی‌ها ارتباط Codec با CPU از طریق رابط‌هایی مانند:

• I2S
• PCM
• SLIMbus
• SoundWire

انجام می‌شود.

این خطوط نقش انتقال داده‌های صوتی را بر عهده دارند.

هرگونه قطعی در این مسیرها می‌تواند علائمی کاملاً مشابه خرابی Codec ایجاد کند.

به همین دلیل همیشه قبل از تعویض آی‌سی باید مسیرهای ارتباطی بررسی شوند.

آی‌سی Codec در گوشی‌های اندرویدی

در گوشی‌های اندرویدی، بسته به برند و مدل دستگاه از Codecهای مختلفی استفاده می‌شود.

برخی از معروف‌ترین سازندگان Codec عبارتند از:

• Qualcomm
• Cirrus Logic
• Realtek
• Texas Instruments
• NXP
• Analog Devices

در بسیاری از گوشی‌های مجهز به پردازنده کوالکام، Codec بخشی از مدار صوتی PMIC محسوب می‌شود و ارتباط مستقیمی با پردازنده دارد.

آی‌سی Codec در آیفون

در گوشی‌های آیفون، Codec اهمیت بسیار بالایی دارد.

یکی از مشهورترین خرابی‌های آیفون در سال‌های اخیر مربوط به Audio IC یا همان Codec بوده است.

به‌خصوص در مدل‌های:

• iPhone 7
• iPhone 7 Plus

خرابی مسیرهای ارتباطی Audio IC بسیار رایج بود.

در این مدل‌ها به دلیل خم شدن برد، برخی از پایه‌های Codec از برد جدا می‌شدند و مشکلات متعددی ایجاد می‌کردند.

علائم خرابی آی‌سی Codec

شناخت علائم خرابی Codec برای تعمیرکار اهمیت زیادی دارد.

گاهی یک مشکل ساده در بخش صوتی مستقیماً به این آی‌سی مربوط می‌شود.

از مهم‌ترین علائم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

عدم وجود صدا در مکالمه

کاربر هنگام تماس صدای طرف مقابل را نمی‌شنود.

کار نکردن میکروفون

صدا به طرف مقابل منتقل نمی‌شود.

ضبط نشدن صدا

در برنامه Voice Recorder هیچ صدایی ذخیره نمی‌شود.

کار نکردن اسپیکر

موزیک یا زنگ گوشی پخش نمی‌شود.

وجود نویز شدید

صدا همراه با خش یا نویز شنیده می‌شود.

از کار افتادن هندزفری

هندزفری شناسایی نمی‌شود یا صدایی ندارد.

ریست شدن هنگام تماس

در برخی مدل‌ها خرابی Codec باعث ریبوت دستگاه می‌شود.

تأخیر در باز شدن Voice Recorder

به‌خصوص در آیفون‌های سری 7.

خاکستری شدن دکمه اسپیکر

یکی از علائم معروف خرابی Audio IC در آیفون.

دلایل خرابی آی‌سی Codec

خرابی این آی‌سی می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد.

ضربه

ضربه شدید ممکن است باعث ترک خوردن پایه‌های BGA شود.

آب‌خوردگی

نفوذ رطوبت می‌تواند باعث سولفاته شدن مسیرهای صوتی گردد.

نوسانات ولتاژ

افزایش یا کاهش ناگهانی ولتاژ می‌تواند مدار داخلی Codec را تخریب کند.

گرمای بیش از حد

دمای بالا یکی از دشمنان اصلی مدارهای صوتی است.

تعمیرات غیر اصولی

استفاده از هیتر نامناسب یا دمای بیش از حد هنگام تعمیر می‌تواند Codec را آسیب بزند.

خم شدن برد

به‌ویژه در آیفون 7 و 7 پلاس.

ولتاژهای مهم آی‌سی Codec

برای عیب‌یابی صحیح Codec باید ولتاژهای آن بررسی شوند.

برخی ولتاژهای رایج عبارتند از:

• VDD_MAIN
• VDD_IO
• VDD_AUDIO
• VREF
• CLK

عدم وجود هر یک از این ولتاژها می‌تواند عملکرد آی‌سی را مختل کند.

به همین دلیل قبل از تعویض Codec باید تمامی منابع تغذیه بررسی شوند.

روش تست آی‌سی Codec با مولتی‌متر

در مرحله اول باید مقاومت پایه‌های تغذیه بررسی شود.

مقاومت غیرعادی می‌تواند نشانه اتصال کوتاه داخلی باشد.

سپس ولتاژهای ورودی اندازه‌گیری می‌شوند.

در بسیاری از مواقع مشاهده می‌شود که Codec سالم است اما تغذیه آن قطع شده است.

بنابراین تست ولتاژ همیشه باید قبل از تعویض آی‌سی انجام شود.

نقش نقشه‌خوانی در عیب‌یابی Codec

یکی از مهم‌ترین مهارت‌های تعمیرکار حرفه‌ای، استفاده از شماتیک و ZXW است.

با کمک نقشه می‌توان:

• مسیر میکروفون را پیدا کرد.
• مسیر اسپیکر را بررسی کرد.
• تغذیه Codec را یافت.
• خطوط دیتا را تست کرد.
• قطعات واسط را شناسایی نمود.

در بسیاری از موارد خرابی از مقاومت‌ها، فیلترها یا خازن‌های اطراف Codec ناشی می‌شود نه خود آی‌سی.

مراحل عیب‌یابی حرفه‌ای آی‌سی Codec

زمانی که دستگاه با مشکل صوتی وارد تعمیرگاه می‌شود، نباید بلافاصله Codec تعویض گردد.

ابتدا باید مراحل زیر انجام شوند.

بررسی سلامت اسپیکر.

بررسی سلامت میکروفون.

بررسی سلامت سوکت هندزفری.

بررسی تنظیمات نرم‌افزاری.

بررسی فلت‌ها.

بررسی ولتاژهای تغذیه.

بررسی خطوط ارتباطی CPU و Codec.

بررسی قطعات واسط.

در نهایت بررسی خود آی‌سی Codec.

این ترتیب باعث کاهش خطای تعمیر می‌شود.

ریبال آی‌سی Codec

در برخی مواقع خرابی ناشی از جدا شدن پایه‌های BGA است.

در این شرایط می‌توان عملیات ریبال انجام داد.

ریبال شامل:

• خارج کردن آی‌سی
• تمیز کردن پایه‌ها
• شابلون زدن
• ایجاد ساچمه‌های جدید
• نصب مجدد

است.

البته در بسیاری از مدل‌ها تعویض کامل آی‌سی مطمئن‌تر از ریبال است.

تعویض آی‌سی Codec

تعویض Codec یکی از تعمیرات نیمه‌سنگین تا سنگین موبایل محسوب می‌شود.

زیرا این آی‌سی معمولاً دارای تعداد زیادی پایه BGA است و در نزدیکی CPU قرار دارد.

در هنگام تعویض باید:

• دمای مناسب انتخاب شود.
• محافظ حرارتی استفاده گردد.
• برد تاب برندارد.
• مسیرهای اطراف آسیب نبینند.
• پایه‌ها کاملاً تمیز شوند.

کوچک‌ترین اشتباه ممکن است منجر به خرابی برد شود.

تفاوت Codec با Audio Amplifier

بسیاری از تعمیرکاران تازه‌کار این دو قطعه را با یکدیگر اشتباه می‌گیرند.

Codec مسئول تبدیل سیگنال است.

Amplifier مسئول تقویت سیگنال می‌باشد.

در بسیاری از گوشی‌ها این دو قطعه جداگانه هستند.

اما در برخی مدل‌ها هر دو عملکرد در یک آی‌سی مجتمع شده‌اند.

تفاوت Codec با CPU

CPU مغز دستگاه است.

Codec پردازشگر تخصصی صوت است.

CPU داده‌های مختلف را مدیریت می‌کند.

Codec صرفاً روی پردازش صوت تمرکز دارد.

در نتیجه خرابی هر کدام علائم متفاوتی ایجاد می‌کند.

چرا شناخت Codec برای تعمیرکاران ضروری است؟

امروزه بخش عمده‌ای از مشکلات گوشی‌های هوشمند به مدارهای پیچیده مربوط می‌شود.

دیگر نمی‌توان تنها با تعویض قطعات ساده مشکلات را حل کرد.

شناخت Codec به تعمیرکار کمک می‌کند:

سریع‌تر عیب‌یابی کند.

از تعویض اشتباه قطعات جلوگیری کند.

هزینه تعمیر را کاهش دهد.

درصد موفقیت تعمیرات را افزایش دهد.

تعمیرات تخصصی‌تری انجام دهد.

آینده آی‌سی‌های Codec در گوشی‌های هوشمند

با پیشرفت فناوری، Codecها نیز پیچیده‌تر شده‌اند.

امروزه بسیاری از Codecهای جدید دارای قابلیت‌هایی مانند:

• حذف نویز مبتنی بر هوش مصنوعی
• پردازش صدای سه‌بعدی
• پشتیبانی از صدای Hi-Res
• مدیریت چند میکروفون همزمان
• کاهش مصرف انرژی
• پردازش صوتی بلادرنگ

هستند.

در نسل‌های آینده احتمالاً بخش بیشتری از پردازش‌های صوتی مستقیماً درون Codec انجام خواهد شد و وابستگی به CPU کمتر می‌شود.

جمع‌بندی

آی‌سی Codec یکی از حیاتی‌ترین قطعات سیستم صوتی گوشی‌های هوشمند محسوب می‌شود و نقش واسط میان دنیای دیجیتال پردازنده و دنیای آنالوگ صدا را ایفا می‌کند. تمامی عملیات مربوط به میکروفون، اسپیکر، هندزفری، ضبط صدا و مکالمه به‌نوعی وابسته به این قطعه هستند. خرابی Codec می‌تواند علائم متنوعی از جمله قطع صدا، از کار افتادن میکروفون، نویز و مشکلات مکالمه ایجاد کند. برای عیب‌یابی صحیح این بخش، تعمیرکار باید علاوه بر شناخت ساختار داخلی Codec، بر نقشه‌خوانی، اندازه‌گیری ولتاژها، بررسی خطوط دیتا و تحلیل مدارهای صوتی نیز تسلط داشته باشد. هرچه دانش تعمیرکار درباره Codec بیشتر باشد، احتمال موفقیت در تعمیرات تخصصی صوتی افزایش خواهد یافت.