一種音頻轉換裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種音頻轉換裝置，包括脈沖編碼調制器(1)、音頻數模轉換改造電路（2）、低通濾波電路（3）、外部電壓轉換電路（4），電路所述脈沖編碼調制器(1)以串行接口的方式連接所述音頻數模轉換改造電路（2）、所述低通濾波電路（3）外及所述部電壓轉換電路（4）。本實用新型在原有音頻數模轉換器的基礎上，通過對音頻數模轉換器的改造、對外部電路的擴展，實現數模轉換時鐘信號的改造、采用頻率的改造，滿足了音頻器件在實現高精度數模轉換的同時，也可以使音頻數模轉換器件適用于一般的數模轉換系統(tǒng)。
【專利說明】一種音頻轉換裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種音頻轉換裝置，尤其涉及一種將音頻數字信號轉換成模擬信號的裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，采用高分辨率的數據轉換器頗為流行。這種數據轉換器的實現了過采樣與數字信號處理技術的結合，其顯著的優(yōu)點是具有高精度、高分辨率，其分辨率高達24位。這種高分辨率的數模轉換器可以實現24的數模裝換，但是20位以上的數模轉換器都是為音頻系統(tǒng)服務的，如Analog、TI等半導體公司生產的高精度24位的數模轉換器，都是音頻數模轉換芯片。這些芯片必須滿足音頻的采樣頻率、數據輸入格式、聲道選著等條件，這些條件限制了高分辨率的音頻數模轉換只能應用于音頻系統(tǒng)中，不能滿足通用數模轉換系統(tǒng)的要求。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種音頻轉換裝置，使音頻器件在實現高精度數模轉換的同時，也可以使音頻數模轉換器件適用于一般的數模轉換系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:一種音頻轉換裝置，包括脈沖編碼調制器、音頻數模轉換改造電路、低通濾波電路、外部電壓轉換電路，電路所述脈沖編碼調制器以串行接口的方式連接所述音頻數模轉換改造電路、所述低通濾波電路外及所述部電壓轉換電路， 所述脈沖編碼調制器上設置有串行接口來送入數據和進行控制；所述音頻數模轉換改造電路連接所述低通濾波電路，所述音頻數模轉換改造電路上設有模擬電源電路和數字電源電路；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；所述外部電壓轉換電路連接音頻數模轉換改造電路將輸出的模擬信號轉換到所需要的范圍內。
[0005]進一步的，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]進一步的，所述音頻數模轉換改造電路上設有音頻時鐘串行設計電路和控制串行設計電路。
[0007]本實用新型的有益效果為:本實用新型在原有音頻數模轉換器的基礎上，通過對音頻數模轉換器的改造、對外部電路的擴展，實現數模轉換時鐘信號的改造、采用頻率的改造，滿足了音頻器件在實現高精度數模轉換的同時，也可以使音頻數模轉換器件適用于一般的數模轉換系統(tǒng)。
[0008]【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型脈沖編碼調制器結構圖。
[0010]圖2為本實用新型音頻數模轉換改造電路圖。
[0011]圖3為本實用新型低通濾波電路圖。
[0012]圖4為本實用新型外部電壓轉換電路圖?！揪唧w實施方式】
[0013]下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明:
[0014]如圖1所示，高分音頻數模轉換器大都采用多級幅度量化高階Σ -Δ調制器結構中。這樣，在實際應用中可以提高音頻動態(tài)范圍，減小時時鐘抖動的敏感度，降低由此引發(fā)的失真；內置過采樣的數字濾波器具有2種可供選擇滾降特性:慢滾降和陡滾降。對于脈沖編碼調制器1，其內部是采用8級副度量化和4級噪聲整形技術。8級調制器結構具有更的穩(wěn)定性和抗抖動能力。過采樣調制器和內插濾波器的采樣率是64fs。
[0015]脈沖編碼調制器I在正常供電電源下，是通過串行接口來送入數據和進行控制的。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是串行音頻位時鐘將DATA上現有的數據通過此時鐘作用送入音頻接口的移位寄存器內，并且注意串行數據是在BCK的上升沿送入音頻接口的。LRCK是串行音頻接口在左/右聲道數據字鎖存時鐘將數據鎖存到接口內部的移位寄存器中。無論BCK還是LRCK都應當與系統(tǒng)時鐘SCK同步，因而最好LRCK和BCK應從系統(tǒng)時鐘SCK獲取。同時，LRCK與采樣頻率一致。BCK可選擇為32、48或64倍的采樣頻率。脈沖編碼調制器I支持工業(yè)標準的音頻數據格式，包括標準格式、I2S格式和左對齊格式。格式選擇是通過控制寄存器來設置。所有格式都需要二進制補碼，高位在前的音頻數據，脈沖編碼調制器I具有用戶可編程的模式控制。這些可控模式是通過串行控制口送入控制字來設置的。具體的可控模式功能有:軟靜噪、過采樣率、DAC操作控制、音頻數據格式、輸出相位選擇等?？刂拼薪涌谑峭ㄟ^對片上的模式寄存器進行編寫來實現控制功能的。其中MD是串行數據輸入，用來寫模式寄存器;MC是串行位時鐘，用來將數據控制口 ；ML是控制口的鎖存時鐘，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位數據字，其中最高位為O ;IDX[6?O]是標志位，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據值。
[0016]通過串行口的正確控制及特定音頻數據的輸入，在音頻特定采樣頻率及時鐘控制下，再輔以必要的外圍電源和輸出電路，脈沖編碼調制器I就可以正常地進行音頻數據轉換了。
[0017]如圖2所示為音頻數模轉換改造電路圖，音頻DAC正常工作的電源包括模擬電源和數字電源。模擬電源VCC采用+5V供電，提供DAC模擬和輸出濾波器的電源；數字電源VDD采用3.3V供電，提供數字濾波器和串行接口的電源。為減少電源數量，采用音頻數模轉換改造電路2將+5V轉換為3.3V，同時，系統(tǒng)中濾波和輸出電路的運放需要-5V的電源，也可通過音頻數模轉換改造電路2將+5V轉換而得。
[0018]對于時鐘的設計主要包括音頻串行時鐘的設計和控制串行時鐘的設計部分如圖2所示:
[0019]音頻串行時鐘主要是BCK、LRCK、還有系統(tǒng)主時鐘SCK。這里LRCK等于采樣頻率，BCK采用64fs。利用F206的CLKOUTI (20MHz)作為SCK，提供系統(tǒng)時鐘，利用分頻器件74HC393的256分頻作為LRCK，4分頻作為BCK。這樣采樣頻率確定為20MHz/256=78.125kHz。通過不同的分頻比可以確定不同的采樣頻率。
[0020]控制串行接口的時鐘ML、MC可直接由F206的同步串口時鐘CLKX和FSX提供。由于BCK和MC都是利用F206的同步串口時鐘線CLKX，為區(qū)分音頻串行接口的數據和控制串行數據，BCK-CLKX和MC-CLKX采用模擬開關74HC251控制。需要送控制字時，將MC與CLKX接通；需要送數據時，將BCK與CLKX接通，并且通過8255擴展的I/O 口進行74HC39和74HC251的觸發(fā)和切換。
[0021]音頻串行口的數據輸入DATA與F206的同步串行口 DX相連，也就是數據由同步串口提供。F206采用連續(xù)模式下外部時鐘方式。74HC393的4分頻輸出連接脈沖編碼調制器I的BCK和F206的CLKX。這接里F206應設置同步串口寄存器SSPCR，采用CLKX外部時鐘源。由于F206在CLKX上升沿發(fā)送數據，為保證數據的可靠傳輸，應設置SSPST改變CLKX極性，下降沿發(fā)送數據。這里，我們采用的是24位左對齊的數據格式。F206檢測到LRCK的下降沿一定時間后開始傳送數據，每次傳送2個字。根據左對齊的方式只截取高24位作為需要的24位數據。這里需要說明的是，24位數據采用的是二的補碼格式。控制串行口的數據直接利用F206的同步串口——突發(fā)模式內部時鐘方式進行所需控制字的傳送，MC與DX相連即可。
[0022]Σ -Δ型DAC采用噪聲整形技術來提高信號帶寬范圍內的信噪比。與此同時，在信號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，其中K為過采樣率。為提高轉換器性能，信號帶寬外的噪聲必須通過低通濾波器濾除。其是通過片上和片外的低通濾波器實現的。
[0023]脈沖編碼調制器I有左右2個聲道，可以通過設置控制寄存器來選擇輸出的聲道。這里，只利用I路輸出V0UTL，此輸出須經外部低通濾波和電壓轉換送到高速高精度模數轉換器系統(tǒng)中，作為基準信號。
[0024]如圖3所示，低通濾波電路3的截至頻率最高為fs/2。在此方案設計中為78.125kHz/2=39.0625kHz。采用雙電源供電的二階巴特沃斯濾波器，利用多級反饋以減少頻率和溫度變化時對元件變化的敏感度，同時高質量的運算放大器也是保證DAC轉換精度所需要的。
[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。脈沖編碼調制器I是以50%VCC=2.5V為中心值，滿量程為62%VCC=3.1V，輸出的模擬信號是0.95?4.05V范圍內。為將輸出轉換到需要的O?2.5V范圍內，需要外部電壓轉換電路圖4來實現。
[0026]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種音頻轉換裝置，其特征在于:包括脈沖編碼調制器(I)、音頻數模轉換改造電路(2)、低通濾波電路(3)、外部電壓轉換電路(4)，電路所述脈沖編碼調制器(I)以串行接口的方式連接所述音頻數模轉換改造電路(2)、所述低通濾波電路(3)外及所述部電壓轉換電路(4)，所述脈沖編碼調制器(I)上設置有串行接口來送入數據和進行控制；所述音頻數模轉換改造電路(2 )連接所述低通濾波電路(3 )，所述音頻數模轉換改造電路(2 )上設有模擬電源電路和數字電源電路；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；所述外部電壓轉換電路(4)連接音頻數模轉換改造電路(2)將輸出的模擬信號轉換到所需要的范圍內。
2.根據權利要求1所述的一種音頻轉換裝置，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.根據權利要求1所述的一種音頻轉換裝置，其特征在于:音頻數模轉換改造電路(2)上設有音頻時鐘串行設計電路和控制串行設計電路。
【文檔編號】H03M1/66GK203827323SQ201420269106
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權日:2014年5月26日
【發(fā)明者】廖緒銘 申請人:深圳市中雷電子有限公司