一種音頻轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種音頻轉(zhuǎn)換裝置,包括脈沖編碼調(diào)制器(1)、音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路(2)、低通濾波電路(3)、外部電壓轉(zhuǎn)換電路(4),電路所述脈沖編碼調(diào)制器(1)以串行接口的方式連接所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路(2)、所述低通濾波電路(3)外及所述部電壓轉(zhuǎn)換電路(4)。本實(shí)用新型在原有音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的改造、對(duì)外部電路的擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)鐘信號(hào)的改造、采用頻率的改造,滿足了音頻器件在實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換的同時(shí),也可以使音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器件適用于一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】一種音頻轉(zhuǎn)換裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種音頻轉(zhuǎn)換裝置,尤其涉及一種將音頻數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái),采用高分辨率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器頗為流行。這種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)了過(guò)采樣與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的結(jié)合,其顯著的優(yōu)點(diǎn)是具有高精度、高分辨率,其分辨率高達(dá)24位。這種高分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)24的數(shù)模裝換,但是20位以上的數(shù)模轉(zhuǎn)換器都是為音頻系統(tǒng)服務(wù)的,如Analog、TI等半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的高精度24位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器,都是音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。這些芯片必須滿足音頻的采樣頻率、數(shù)據(jù)輸入格式、聲道選著等條件,這些條件限制了高分辨率的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換只能應(yīng)用于音頻系統(tǒng)中,不能滿足通用數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種音頻轉(zhuǎn)換裝置,使音頻器件在實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換的同時(shí),也可以使音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器件適用于一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種音頻轉(zhuǎn)換裝置,包括脈沖編碼調(diào)制器、音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路、低通濾波電路、外部電壓轉(zhuǎn)換電路,電路所述脈沖編碼調(diào)制器以串行接口的方式連接所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路、所述低通濾波電路外及所述部電壓轉(zhuǎn)換電路, 所述脈沖編碼調(diào)制器上設(shè)置有串行接口來(lái)送入數(shù)據(jù)和進(jìn)行控制;所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路連接所述低通濾波電路,所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路上設(shè)有模擬電源電路和數(shù)字電源電路;所述低通濾波電路采用雙電源供電的二階巴特沃斯濾波電路,減少頻率和溫度變化;所述外部電壓轉(zhuǎn)換電路連接音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路將輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換到所需要的范圍內(nèi)。
[0005]進(jìn)一步的,所述串行接口包括音頻三線同步串行接口和控制三線異步串行接口。
[0006]進(jìn)一步的,所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路上設(shè)有音頻時(shí)鐘串行設(shè)計(jì)電路和控制串行設(shè)計(jì)電路。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型在原有音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的改造、對(duì)外部電路的擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)鐘信號(hào)的改造、采用頻率的改造,滿足了音頻器件在實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換的同時(shí),也可以使音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器件適用于一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0008]【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型脈沖編碼調(diào)制器結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2為本實(shí)用新型音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路圖。
[0011]圖3為本實(shí)用新型低通濾波電路圖。
[0012]圖4為本實(shí)用新型外部電壓轉(zhuǎn)換電路圖。【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0014]如圖1所示,高分音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器大都采用多級(jí)幅度量化高階Σ -Δ調(diào)制器結(jié)構(gòu)中。這樣,在實(shí)際應(yīng)用中可以提高音頻動(dòng)態(tài)范圍,減小時(shí)時(shí)鐘抖動(dòng)的敏感度,降低由此引發(fā)的失真;內(nèi)置過(guò)采樣的數(shù)字濾波器具有2種可供選擇滾降特性:慢滾降和陡滾降。對(duì)于脈沖編碼調(diào)制器1,其內(nèi)部是采用8級(jí)副度量化和4級(jí)噪聲整形技術(shù)。8級(jí)調(diào)制器結(jié)構(gòu)具有更的穩(wěn)定性和抗抖動(dòng)能力。過(guò)采樣調(diào)制器和內(nèi)插濾波器的采樣率是64fs。
[0015]脈沖編碼調(diào)制器I在正常供電電源下,是通過(guò)串行接口來(lái)送入數(shù)據(jù)和進(jìn)行控制的。它的串行接口包括音頻三線同步串行接口和控制三線異步串行接口。音頻串行接口包括LRCK、BCK、DATA。其中,BCK是串行音頻位時(shí)鐘將DATA上現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通過(guò)此時(shí)鐘作用送入音頻接口的移位寄存器內(nèi),并且注意串行數(shù)據(jù)是在BCK的上升沿送入音頻接口的。LRCK是串行音頻接口在左/右聲道數(shù)據(jù)字鎖存時(shí)鐘將數(shù)據(jù)鎖存到接口內(nèi)部的移位寄存器中。無(wú)論BCK還是LRCK都應(yīng)當(dāng)與系統(tǒng)時(shí)鐘SCK同步,因而最好LRCK和BCK應(yīng)從系統(tǒng)時(shí)鐘SCK獲取。同時(shí),LRCK與采樣頻率一致。BCK可選擇為32、48或64倍的采樣頻率。脈沖編碼調(diào)制器I支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的音頻數(shù)據(jù)格式,包括標(biāo)準(zhǔn)格式、I2S格式和左對(duì)齊格式。格式選擇是通過(guò)控制寄存器來(lái)設(shè)置。所有格式都需要二進(jìn)制補(bǔ)碼,高位在前的音頻數(shù)據(jù),脈沖編碼調(diào)制器I具有用戶可編程的模式控制。這些可控模式是通過(guò)串行控制口送入控制字來(lái)設(shè)置的。具體的可控模式功能有:軟靜噪、過(guò)采樣率、DAC操作控制、音頻數(shù)據(jù)格式、輸出相位選擇等??刂拼薪涌谑峭ㄟ^(guò)對(duì)片上的模式寄存器進(jìn)行編寫來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能的。其中MD是串行數(shù)據(jù)輸入,用來(lái)寫模式寄存器;MC是串行位時(shí)鐘,用來(lái)將數(shù)據(jù)控制口 ;ML是控制口的鎖存時(shí)鐘,是將控制字鎖存到寄存器中。所有的串行控制口的寫操作都是采用16位數(shù)據(jù)字,其中最高位為O ;IDX[6?O]是標(biāo)志位,它為寫操作提供寄存器索引或地址,低7位D[7?O]是寫放到該地址的寄存器數(shù)據(jù)值。
[0016]通過(guò)串行口的正確控制及特定音頻數(shù)據(jù)的輸入,在音頻特定采樣頻率及時(shí)鐘控制下,再輔以必要的外圍電源和輸出電路,脈沖編碼調(diào)制器I就可以正常地進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換了。
[0017]如圖2所示為音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路圖,音頻DAC正常工作的電源包括模擬電源和數(shù)字電源。模擬電源VCC采用+5V供電,提供DAC模擬和輸出濾波器的電源;數(shù)字電源VDD采用3.3V供電,提供數(shù)字濾波器和串行接口的電源。為減少電源數(shù)量,采用音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路2將+5V轉(zhuǎn)換為3.3V,同時(shí),系統(tǒng)中濾波和輸出電路的運(yùn)放需要-5V的電源,也可通過(guò)音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路2將+5V轉(zhuǎn)換而得。
[0018]對(duì)于時(shí)鐘的設(shè)計(jì)主要包括音頻串行時(shí)鐘的設(shè)計(jì)和控制串行時(shí)鐘的設(shè)計(jì)部分如圖2所示:
[0019]音頻串行時(shí)鐘主要是BCK、LRCK、還有系統(tǒng)主時(shí)鐘SCK。這里L(fēng)RCK等于采樣頻率,BCK采用64fs。利用F206的CLKOUTI (20MHz)作為SCK,提供系統(tǒng)時(shí)鐘,利用分頻器件74HC393的256分頻作為L(zhǎng)RCK,4分頻作為BCK。這樣采樣頻率確定為20MHz/256=78.125kHz。通過(guò)不同的分頻比可以確定不同的采樣頻率。
[0020]控制串行接口的時(shí)鐘ML、MC可直接由F206的同步串口時(shí)鐘CLKX和FSX提供。由于BCK和MC都是利用F206的同步串口時(shí)鐘線CLKX,為區(qū)分音頻串行接口的數(shù)據(jù)和控制串行數(shù)據(jù),BCK-CLKX和MC-CLKX采用模擬開關(guān)74HC251控制。需要送控制字時(shí),將MC與CLKX接通;需要送數(shù)據(jù)時(shí),將BCK與CLKX接通,并且通過(guò)8255擴(kuò)展的I/O 口進(jìn)行74HC39和74HC251的觸發(fā)和切換。
[0021]音頻串行口的數(shù)據(jù)輸入DATA與F206的同步串行口 DX相連,也就是數(shù)據(jù)由同步串口提供。F206采用連續(xù)模式下外部時(shí)鐘方式。74HC393的4分頻輸出連接脈沖編碼調(diào)制器I的BCK和F206的CLKX。這接里F206應(yīng)設(shè)置同步串口寄存器SSPCR,采用CLKX外部時(shí)鐘源。由于F206在CLKX上升沿發(fā)送數(shù)據(jù),為保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸,應(yīng)設(shè)置SSPST改變CLKX極性,下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)。這里,我們采用的是24位左對(duì)齊的數(shù)據(jù)格式。F206檢測(cè)到LRCK的下降沿一定時(shí)間后開始傳送數(shù)據(jù),每次傳送2個(gè)字。根據(jù)左對(duì)齊的方式只截取高24位作為需要的24位數(shù)據(jù)。這里需要說(shuō)明的是,24位數(shù)據(jù)采用的是二的補(bǔ)碼格式??刂拼锌诘臄?shù)據(jù)直接利用F206的同步串口——突發(fā)模式內(nèi)部時(shí)鐘方式進(jìn)行所需控制字的傳送,MC與DX相連即可。
[0022]Σ -Δ型DAC采用噪聲整形技術(shù)來(lái)提高信號(hào)帶寬范圍內(nèi)的信噪比。與此同時(shí),在信號(hào)帶寬范圍外高于需耐奎斯特頻率(fs/2)的噪聲增大。這就是將噪聲均勻分布到了直流,直至Kfs/2范圍內(nèi),其中K為過(guò)采樣率。為提高轉(zhuǎn)換器性能,信號(hào)帶寬外的噪聲必須通過(guò)低通濾波器濾除。其是通過(guò)片上和片外的低通濾波器實(shí)現(xiàn)的。
[0023]脈沖編碼調(diào)制器I有左右2個(gè)聲道,可以通過(guò)設(shè)置控制寄存器來(lái)選擇輸出的聲道。這里,只利用I路輸出V0UTL,此輸出須經(jīng)外部低通濾波和電壓轉(zhuǎn)換送到高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中,作為基準(zhǔn)信號(hào)。
[0024]如圖3所示,低通濾波電路3的截至頻率最高為fs/2。在此方案設(shè)計(jì)中為78.125kHz/2=39.0625kHz。采用雙電源供電的二階巴特沃斯濾波器,利用多級(jí)反饋以減少頻率和溫度變化時(shí)對(duì)元件變化的敏感度,同時(shí)高質(zhì)量的運(yùn)算放大器也是保證DAC轉(zhuǎn)換精度所需要的。
[0025]如圖4所示,音頻器件的輸出都在某一中心值上下范圍內(nèi)。脈沖編碼調(diào)制器I是以50%VCC=2.5V為中心值,滿量程為62%VCC=3.1V,輸出的模擬信號(hào)是0.95?4.05V范圍內(nèi)。為將輸出轉(zhuǎn)換到需要的O?2.5V范圍內(nèi),需要外部電壓轉(zhuǎn)換電路圖4來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0026]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式,并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍,凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】,均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種音頻轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于:包括脈沖編碼調(diào)制器(I)、音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路(2)、低通濾波電路(3)、外部電壓轉(zhuǎn)換電路(4),電路所述脈沖編碼調(diào)制器(I)以串行接口的方式連接所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路(2)、所述低通濾波電路(3)外及所述部電壓轉(zhuǎn)換電路(4),所述脈沖編碼調(diào)制器(I)上設(shè)置有串行接口來(lái)送入數(shù)據(jù)和進(jìn)行控制;所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路(2 )連接所述低通濾波電路(3 ),所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路(2 )上設(shè)有模擬電源電路和數(shù)字電源電路;所述低通濾波電路(3)采用雙電源供電的二階巴特沃斯濾波電路,減少頻率和溫度變化;所述外部電壓轉(zhuǎn)換電路(4)連接音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路(2)將輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換到所需要的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音頻轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于:所述串行接口包括音頻三線同步串行接口和控制三線異步串行接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音頻轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于:音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換改造電路(2)上設(shè)有音頻時(shí)鐘串行設(shè)計(jì)電路和控制串行設(shè)計(jì)電路。
【文檔編號(hào)】H03M1/66GK203827323SQ201420269106
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】廖緒銘 申請(qǐng)人:深圳市中雷電子有限公司