MAS3507D – MPEG-1/2 Layer-2/3-Decoder

Der MAS3507D ist einer der wenigen Bausteine aus der Freiburger Fertigung, die es in ein Massenprodukt für Endkunden geschafft haben, das bis heute jeder kennt. Er sitzt in einer ganzen Reihe früher tragbarer MP3-Player, und er ist der Grund, warum diese Geräte mit einer einzelnen Mignonzelle liefen.

Ein Chip, ein Job

Der MAS3507D ist ein Ein-Chip-Audiodecoder für MPEG-1/2 Layer 2 und Layer 3. Ausgelegt wurde er für zwei Anwendungsfelder: Rundfunkempfang und speicherbasierte Wiedergabe. Eingebettete Speicher, der integrierte DC/DC-Aufwärtswandler und der sehr geringe Leistungsbedarf machen ihn für tragbare Elektronik geeignet.

Zur Einordnung der Kompressionsverfahren, die der Baustein beherrscht: Layer 3 erreicht bei Mono- und Stereosignalen Kompressionsraten um 12:1 und hält dabei CD-nahe Qualität. Layer 2, verbreitet in DVB, ADR und DAB, kommt auf etwa 8:1 bei ebenfalls CD-Qualität. Für sehr niedrige Bitraten unterhalb von 64 kbit/s je Kanal ergänzt MPEG-2 drei zusätzliche Abtastfrequenzen.

Zwei Betriebsarten

Der Baustein kennt einen Broadcast- und einen Multimedia-Modus, und der Unterschied liegt in der Flusskontrolle.

Im Broadcast-Modus rastet der Decoder automatisch auf die vorgegebene Datenrate ein. Der Datenstrom kommt, der Chip folgt ihm. Das passt zu Rundfunkanwendungen, bei denen die Quelle den Takt vorgibt.

Im Multimedia-Modus fordert der Decoder Daten selbst an, ausgelöst über ein Demand-Signal. Damit lässt sich ein Speichermedium bedarfsgesteuert auslesen, was für batteriebetriebene Geräte der sinnvollere Weg ist.

Der MPEG-Datenstrom gelangt entweder seriell und asynchron über den SDI-Eingang in den Chip oder parallel über die PIO-DMA-Schnittstelle. Ausgegeben wird das dekodierte Audiosignal in verschiedenen Formaten über einen I²S-Bus.

Was der Baustein bewusst nicht kann

Zwei Einschränkungen sollte man kennen, bevor man ein altes Gerät auf den Chip zurückführt:

Die von MPEG-2 definierten Mehrkanal- und Mehrsprachenfähigkeiten unterstützt der MAS3507D nicht. Er ist ein Stereodecoder.

Der Decoder ist außerdem kein Encoder. Zusätzliche Funktionen lassen sich allerdings per Software nachladen, darunter ein CELP-Sprachdecoder sowie ein ADPCM-Encoder und -Decoder. Diese Download-Fähigkeit ist der Grund, warum sich Geräte mit demselben Chip im Funktionsumfang deutlich unterscheiden können.

Signalaufbereitung an Bord

Der MAS3507D bringt eine kleine Klangregelung mit: digitale Lautstärke, Stereo-Kanalmischer, Bass und Höhen. Die Ausgangsabtasttakte erzeugt und regelt er intern. Ancillary Data stehen über die I²C-Schnittstelle bereit, Statusinformationen wahlweise über PIO-Pins oder ebenfalls über I²C.

Im seriellen Eingangsmodus meldet der Chip CRC-Fehler und die MPEG-Rahmensynchronisation direkt an Pins. Für die Fehlersuche an einem stotternden Gerät ist das die nützlichste Eigenschaft des Bausteins überhaupt, weil sie die Frage beantwortet, ob der Datenstrom oder die Dekodierung das Problem ist.

Leistungsaufnahme und Spannungsversorgung

Das Power-Management senkt die Aufnahme bei niedrigeren Abtastfrequenzen. Zusammen mit dem Versorgungsbereich ab 1,0 V ergibt sich der Betrieb an einer einzelnen Zelle, bei dem der eingebaute Aufwärtswandler die Kernspannung bereitstellt. Ergänzt wird das durch eine einstellbare Überwachung der Versorgungsspannung und eine Power-off-Funktion.

Genau diese Kombination war seinerzeit das Verkaufsargument: kein externer Wandler, kein zweiter Regler, kein Batteriepack.

Einordnung

Der MAS3507D gehört zur selben Audio-Linie wie der MSP3400C, zielt aber auf ein völlig anderes Anwendungsfeld. Wo der MSP im Fernsehgerät die Ton-ZF aufbereitet, sitzt der MAS hinter einem Speicher oder einem Rundfunkdatenstrom.

Wie dieser Baustein in die Freiburger Produktlinien passt, ordnet der Beitrag zur Halbleitergeschichte in Freiburg ein. Für die Arbeit mit den originalen Kennwerten hilft Datenblätter richtig lesen; zu beachten ist, dass die verfügbaren Datenblätter des MAS3507D als „Preliminary” gekennzeichnet waren.