專利名稱：數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字聲音領(lǐng)域的信號(hào)處理裝置，更確切地說是涉及一種數(shù)字聲音多取樣頻率轉(zhuǎn)換器。
隨著數(shù)字化時(shí)代的到來，數(shù)字產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛。當(dāng)今在數(shù)字聲音廣播、數(shù)字演播室中均使用大量數(shù)字設(shè)備，但數(shù)字聲音廣播DAB(Digital AudioBroadcasting)的取樣頻率為32KHZ，而CD(DAT Digital Audio Tape)的取樣頻率為44.1KHZ，演播室的取樣頻率為48KHZ，由于取樣頻率均不同，因此在它們之間作節(jié)目交換時(shí)存在著頻率轉(zhuǎn)換問題。
傳統(tǒng)的作法是先將數(shù)字信號(hào)作D/A變換，再將模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為所需取樣碼率的信號(hào)。這種轉(zhuǎn)換大大降低了聲音的質(zhì)量，還容易產(chǎn)生電信號(hào)雜波、噪聲，失去了數(shù)字聲的優(yōu)越性。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器，既可對(duì)數(shù)字聲信號(hào)進(jìn)行多取樣頻率的轉(zhuǎn)換，又可具有為普通用戶接收的成本，可在DAB取樣頻率32KHZ、CD取樣頻率44.1KHZ和演播室取樣頻率48KHZ三個(gè)取樣頻率間作任意變換，以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
本實(shí)用新型以內(nèi)插與碼率變換電路為主體，對(duì)各種數(shù)字信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字到數(shù)字的碼率轉(zhuǎn)換。
本實(shí)用新型的數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括順序連接的數(shù)字音頻輸入接口電路、取樣頻率變換處理電路及數(shù)字音頻輸出接口電路，和由輸出取樣頻率選擇輸入電路及時(shí)鐘振蕩器連接構(gòu)成的取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路，取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路輸出分別連接取樣頻率變換處理電路及數(shù)字音頻輸出接口電路的時(shí)鐘端。
所述的取樣頻率變換處理電路是16位集成立體聲異步取樣頻率變換電路AD1893。
所述的數(shù)字音頻輸入接口電路是集成數(shù)字音頻接口電路CS8412；所述的數(shù)字音頻輸出接口電路是集成數(shù)字音頻接口電路CS8402。
所述的取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路包括與數(shù)字聲廣播取樣頻率一致的32KHZ時(shí)鐘振蕩器、與CD唱盤取樣頻率一致的44.1KHZ時(shí)鐘振蕩器、與演播室取樣頻率一致的48KHZ時(shí)鐘振蕩器、分別與各時(shí)鐘振蕩器輸出連接的三態(tài)門及輸出取樣頻率選擇開關(guān)；輸出取樣頻率選擇開關(guān)公共端接地，輸出取樣頻率選擇開關(guān)的各選擇端分別連接各三態(tài)門的控制端，各三態(tài)門輸出并接。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)

圖1、數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器原理框圖；圖2、圖1中取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路實(shí)施電路圖；圖3、圖1中數(shù)字音頻接口及取樣頻率變換處理電路實(shí)施電路圖。
參見圖1、圖中11為數(shù)字音頻輸入接口電路，12為取樣頻率變換處理電路，13為數(shù)字音頻輸出接口電路，14為取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路。數(shù)字音頻輸入接口電路11接收32KHZ或44.1KHZ或48KHZ等音頻信號(hào)，經(jīng)對(duì)取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路14輸出取樣頻率的選擇輸入，由數(shù)字音頻輸出接口電路13輸出32KHZ或44.1KHZ或48KHZ等數(shù)字音頻信號(hào)。
轉(zhuǎn)換器完全采用數(shù)字信號(hào)技術(shù)處理，避免了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)錄過程中因數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換而引入的噪聲及失真，從而保證了原有信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。轉(zhuǎn)換器用于專業(yè)級(jí)或民用級(jí)數(shù)字音頻設(shè)備之間的互連，可以解決節(jié)目轉(zhuǎn)錄時(shí)所需取樣頻率與源信號(hào)取樣頻率的不一致及兼容性等問題，并有了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，以便于存貯及處理。
參見圖2，為取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路14的實(shí)施電路。
與非門U6A-U6C、U7A-U7C、U8A-U8C及其外圍元件分別連接構(gòu)成三個(gè)時(shí)鐘振蕩器。U9A-U9C是三態(tài)門，其工作狀態(tài)受開關(guān)SW2控制，以選擇輸出取樣頻率。計(jì)數(shù)器U10A、U1DB分別輸出時(shí)鐘信號(hào)REF-CLK、OUT-BCLK、OUT-L/R至圖3中U3及U2的同名端(U3的5腳、6腳、7腳及U2的26、24腳)。反相器U12A至U12C、LED發(fā)光二極管D2至D4等連接構(gòu)成顯示電路，顯示輸出取樣頻率的選擇狀態(tài)。該取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路可提供3種輸出取樣頻率，分別為48KHZ、44.1KHZ和32KHZ，實(shí)施例穩(wěn)定度可達(dá)10-9ppm。
參見圖3，為圖1中數(shù)字音頻輸入、輸出接口電路11、13及取樣頻率變換處理電路12的實(shí)施電路。其中，數(shù)字音頻輸入、輸出接口電路采用的是晶體半導(dǎo)體公司(crgstal semiconductor)的數(shù)字音頻接口芯片U1(CS8412-CP)、U3(CS8402A-CP)。這是一組專業(yè)性強(qiáng)、集成化程度高的數(shù)字音頻接口芯片，可以支持包括AES/EBU、IEC958、S/PDIF、EIAJ CP-340及國(guó)標(biāo)在內(nèi)的多種專業(yè)及民用格式的數(shù)字音頻信號(hào)格式，芯片內(nèi)還集成了Rs-422接收器和驅(qū)動(dòng)器，可以支持平衡及非平衡輸入輸出。圖中J1-1、J1-2、J1-3用于輸入一種數(shù)字音頻信號(hào)(32KHZ或441KHZ或48KHZ)，U1的DATA-RECV(26腳)、L/R-RECV(11腳)及BCLK-RECV(12腳)端分別連接U2的同名端(3、6、4腳)。U3的OUT-P(20腳)、OUT-N(17腳)及CBL～OUT(15腳)根據(jù)選擇開關(guān)SW2(圖2)的狀態(tài)輸出一種數(shù)字音頻信號(hào)(32KHZ或44.1KHZ或48KHZ)。圖中芯片U4(GAL16V8)的CA、CB、CC、CD(2、3、4、5腳)端分別與U1的同名端(5、4、3、2腳)連接，CON6-CON1(18至13腳)端分別與U3的同名端(14、13、3、4、1、12腳)連接，用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行格式化處理，以滿足數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。
取樣頻率變換處理電路12采用全數(shù)字的16位立體聲異步取樣頻率轉(zhuǎn)換芯片U2(AD1893，由模擬器件公司Analog Device出品)，AD1893芯片專用于解決數(shù)字音頻設(shè)備互連時(shí)的取樣頻率及兼容性問題。其基本原理是運(yùn)用多速率數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，首先對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插，得到一時(shí)間分辨率為300皮秒(10-12)的極高取樣頻率的內(nèi)部樣值序列，然后再對(duì)其進(jìn)行減抽樣，以獲得所需取樣頻率的數(shù)據(jù)輸出。該芯片可進(jìn)行8KHZ到56KHZ之間任意取樣頻率的輸入輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換，比例范圍約1∶2至2∶1。內(nèi)部處理時(shí)采用22位精度的系數(shù)及27位累加器，單位增益處理，因而保證了原有信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍及幅度。由晶振x1產(chǎn)生的16MHZ信號(hào)送U2的2腳，U2的OUT-DATA(23腳)、VALIDITY(16腳)分別連接U3的同名端(8、9腳)。
本實(shí)用新型的數(shù)字聲音多取樣頻率轉(zhuǎn)換器以內(nèi)插及碼率變換集成電路AD1893為主體，對(duì)各種數(shù)字信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)字到數(shù)字的碼率轉(zhuǎn)換。全數(shù)字化變換，有絕對(duì)的可靠性，不易出現(xiàn)質(zhì)量問題；本轉(zhuǎn)換器采用大規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)合理價(jià)格低廉，不僅可滿足專業(yè)用戶要求，也適合普通用戶使用；在數(shù)字聲領(lǐng)域如數(shù)字化演播室中應(yīng)用數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器，極其方便地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字聲廣播DAB、CD唱盤(DAT)及演播室三種不同碼率音頻設(shè)備之間的連接，可在三個(gè)取樣頻率間作任意變換。本轉(zhuǎn)換器的主要特點(diǎn)是使用全數(shù)字轉(zhuǎn)換，子帶濾波和內(nèi)插式全數(shù)字轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括順序連接的數(shù)字音頻輸入接口電路、取樣頻率變換處理電路及數(shù)字音頻輸出接口電路，和由輸出取樣頻率選擇輸入電路及時(shí)鐘振蕩器連接構(gòu)成的取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路，取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路輸出分別連接取樣頻率變換處理電路及數(shù)字音頻輸出接口電路的時(shí)鐘端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的取樣頻率變換處理電路是16位集成立體聲異步取樣頻率變換電路AD1893。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的數(shù)字音頻輸入接口電路是集成數(shù)字音頻接口電路CS8412；所述的數(shù)字音頻輸出接口電路是集成數(shù)字音頻接口電路CS8402。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路包括與數(shù)字聲廣播取樣頻率一致的32KHZ時(shí)鐘振蕩器、與CD唱盤取樣頻率一致的44.1KHZ時(shí)鐘振蕩器、與演播室取樣頻率一致的48KHZ時(shí)鐘振蕩器、分別與各時(shí)鐘振蕩器輸出連接的三態(tài)門及輸出取樣頻率選擇開關(guān)；輸出取樣頻率選擇開關(guān)公共端接地，輸出取樣頻率選擇開關(guān)的各選擇端分別連接各三態(tài)門的控制端，各三態(tài)門輸出并接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字聲多取樣頻率轉(zhuǎn)換器,應(yīng)用于數(shù)字化演播室等數(shù)字聲領(lǐng)域中,用于解決節(jié)目轉(zhuǎn)錄時(shí)所需取樣頻率與源信號(hào)采樣率不一致及兼容性問題。包括數(shù)字音頻輸入接口、取樣頻率變換處理、數(shù)字音頻輸出接口和取樣頻率時(shí)鐘發(fā)生電路。實(shí)施電路以內(nèi)插與碼率變換集成電路AD1893為主體,對(duì)各種數(shù)字信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)數(shù)字到數(shù)字的碼率轉(zhuǎn)換,如數(shù)字聲廣播、CD唱盤、演播室三種不同碼率數(shù)字音頻設(shè)備間的互連。全數(shù)字化變換可靠性高。
文檔編號(hào)H03M7/30GK2301013SQ9721625
公開日1998年12月16日 申請(qǐng)日期1997年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月2日
發(fā)明者周毅, 楊明 申請(qǐng)人:周毅