具有微脈沖波吸收功能的dac電路裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置，其包括：DAC模塊，所述DAC模塊具有輸出端；濾波電容，所述濾波電容并聯(lián)在所述輸出端；微脈沖波泄放模塊，所述微脈沖波泄放模塊與所述濾波電容并聯(lián)，所述微脈沖波泄放模塊對(duì)所述濾波電容產(chǎn)生的微脈沖波進(jìn)行泄放。本實(shí)用新型的DAC電路裝置能夠吸收比納秒和微秒?yún)^(qū)間更短時(shí)間間隔的微脈沖波，有效改善DAC電路系統(tǒng)的EMC性能，特別是在音頻領(lǐng)域?qū)Ω纳埔糍|(zhì)消除音頻領(lǐng)域的數(shù)碼聲具有特別的意義，使得音響的音色變得柔和，解析力得到了提高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及信號(hào)傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在通常的DAC電路中，由于用于信號(hào)平滑的濾波電容的引腳存在電感、高頻趨膚電阻、直流電阻等額外參數(shù)，在因數(shù)據(jù)變化或者DAC內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致充放電電流突變的情況下，濾波電容兩端電壓將出現(xiàn)脈沖波。由于導(dǎo)體趨膚效應(yīng)、導(dǎo)體表面缺陷、吸收器件速度等多方面原因，造成脈沖波在最初發(fā)生的極短時(shí)間內(nèi)(例如皮秒和飛秒?yún)^(qū)間)不能被很好地吸收，這是一個(gè)廣泛存在于DAC電路中的典型的EMI(Electro Magnetic Interference,電磁干擾)問(wèn)題。
[0003]基于傅里葉變換的頻譜分析方法對(duì)這類(lèi)出現(xiàn)頻率可能并不高、但局部具有極高頻性質(zhì)的脈沖波，極易造成忽略，由于傳統(tǒng)的儀器也很難捕捉到它在納秒皮秒?yún)^(qū)的蹤跡，因此通常意義的電源紋波評(píng)價(jià)體系完全沒(méi)有考慮它在這個(gè)區(qū)間的存在。而事實(shí)上常規(guī)電路對(duì)電源交流紋波的抑制能力是隨頻率上升而逐漸下降的，因而需要對(duì)其危害引起足夠重視。
[0004]目前，在高頻電路和對(duì)此類(lèi)脈沖波極為敏感的音頻領(lǐng)域，對(duì)該問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和處理更是嚴(yán)重空白。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0006]為此，本實(shí)用新型需要提出一種具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置，能夠吸收比納秒和微秒?yún)^(qū)間更短時(shí)間間隔的微脈沖波，有效改善DAC電路系統(tǒng)EMC性能，特別是在音頻領(lǐng)域?qū)Ω纳埔糍|(zhì)消除音頻領(lǐng)域的數(shù)碼聲具有特別的意義。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出的一種具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置包括:DAC模塊，所述DAC模塊具有輸出端；濾波電容，所述濾波電容并聯(lián)在所述輸出端；微脈沖波泄放模塊，所述微脈沖波泄放模塊與所述濾波電容并聯(lián)，所述微脈沖波泄放模塊對(duì)所述濾波電容產(chǎn)生的微脈沖波進(jìn)行泄放。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型提出的DAC電路裝置，能夠吸收比納秒和微秒?yún)^(qū)間更短時(shí)間間隔的微脈沖波，有效改善DAC電路系統(tǒng)的EMC性能，特別是在音頻領(lǐng)域?qū)Ω纳埔糍|(zhì)消除音頻領(lǐng)域的數(shù)碼聲具有特別的意義，使得音響的音色變得柔和，解析力得到了提高。
[0009]其中，所述的DAC電路裝置，還包括:第一電阻，所述第一電阻串聯(lián)在所述輸出端的其中一端。
[0010]進(jìn)一步地，所述微脈沖波泄放模塊包括:高頻電容組；與所述高頻電容組并聯(lián)的第二電阻；以及與所述第二電阻并聯(lián)的穩(wěn)壓管組。
[0011]優(yōu)選地，所述高頻電容組包括相互并聯(lián)的Pf和ff級(jí)別的多個(gè)高頻電容。所述穩(wěn)壓管組包括反向串聯(lián)的第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓二極管。[0012]本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]本實(shí)用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0014]圖1為通過(guò)對(duì)電路中的脈沖波的產(chǎn)生進(jìn)行觀察試驗(yàn)而采用的線路圖；
[0015]圖2是測(cè)得圖1中電路的電容上充放電時(shí)的波形圖；
[0016]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0018]下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本實(shí)用新型的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實(shí)用新型。此外，本實(shí)用新型可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本實(shí)用新型提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0019]在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
[0020]參照下面的描述和附圖，將清楚本實(shí)用新型的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開(kāi)了本實(shí)用新型的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本實(shí)用新型的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本實(shí)用新型的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書(shū)的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0021]下面在描述本實(shí)用新型實(shí)施例提出的具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置之前先來(lái)描述一下電路中脈沖波的產(chǎn)生機(jī)理。
[0022]圖1為通過(guò)對(duì)電路中的脈沖波的產(chǎn)生進(jìn)行觀察試驗(yàn)而采用的線路圖。其中，為清晰捕捉到電容充放電瞬間的現(xiàn)象，可以采用方波脈沖電源和通過(guò)加長(zhǎng)濾波電容弓I腳的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2是測(cè)得電容上充放電時(shí)的波形圖，為清楚顯示，對(duì)局部加以放大。[0023]如圖1所示，在電源充放電的瞬間，電路上電流I可以看作不變，電容上的電流將發(fā)生急變。電感電壓公式V=L (dl/dt),取dt=10ps, dl=0.6A, lc=5nh,得出Vlc=300V,小電感量、大電流變化率，是電源濾波電容引腳電感作用的特點(diǎn)。并且，實(shí)際電路中影響毛刺形狀的因素還有電容的高頻趨膚電阻、直流電阻、電容容量等等。如果電路負(fù)載出現(xiàn)高速的電流急變，該現(xiàn)象同樣也會(huì)出現(xiàn)。而通常意義上，人們認(rèn)為即便存在如此脈沖波，電源線纜或電源層間的分布電容也可將其吸收，遺憾的是由于趨膚效應(yīng)的存在，高速變化的電流只能在線纜表面?zhèn)鬏敚沟镁€纜電阻遠(yuǎn)大于正常的直流電阻。更嚴(yán)重的是，線纜通常由銅材制成，表面會(huì)出現(xiàn)一層由Cu20和CuO組成的氧化膜，該氧化膜的致密層和純銅層間可能存在逐漸過(guò)渡區(qū)域。電子被急速變化的電磁場(chǎng)擠入氧化銅含量極高的半導(dǎo)體層中，或者相當(dāng)于進(jìn)入了極為粗糙的導(dǎo)體表面，進(jìn)一步加大了線纜電阻，這使得本來(lái)用于吸收電流變化的線間電容充電幾乎失效。這個(gè)在飛秒和皮秒?yún)^(qū)間即已生成，衰減延伸至微秒毫秒，由差模脈沖、脈沖電磁輻射和共模脈沖組成的脈沖波便是本實(shí)用新型所要解決的脈沖波，在本實(shí)用新型中可以稱(chēng)為微脈沖波。其跟電磁兼容EMC理論中通常提及的脈沖波不同，這個(gè)微脈沖波絕大多數(shù)時(shí)候平均能量不大，衰減呈指數(shù)特性，幅度呈正負(fù)分布。而電磁兼容EMC理論中通常提及的脈沖波，一般由機(jī)械開(kāi)關(guān)和大型感性負(fù)載引起，納秒級(jí)生成，在納秒級(jí)電壓千伏左右，成群出現(xiàn)，具有較大的平均能量，單電壓分布，衰減呈指數(shù)特性，從電源和接口部分進(jìn)入電路。
[0024]在DAC電路中，濾波電容后通常有半導(dǎo)體器件組成的緩沖器或放大器，這個(gè)由差模共模組成的微脈沖波除了對(duì)輸出級(jí)本身構(gòu)成沖擊，也將對(duì)后級(jí)電路構(gòu)成沖擊，由于沖擊持續(xù)的時(shí)間非常短暫，在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，可能并不留下影響的痕跡，但在對(duì)瞬態(tài)失真極為敏感的音頻系統(tǒng)中，發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)沖擊是造成業(yè)內(nèi)所謂數(shù)碼聲的重要原因，在音頻領(lǐng)域驗(yàn)證了微脈沖波的存在。
[0025]而現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)⑶44k采樣的脈沖波包絡(luò)線頻率為22K，且其因每次采樣間隔電流變化的不確定性，其包絡(luò)線還包含了更低頻率的成分，使用Ibit脈沖流的技術(shù)和提高采樣率都能將脈沖波的影響推向遠(yuǎn)離聽(tīng)覺(jué)范圍的更高頻率，從而客觀上起到了降低刺耳的數(shù)碼聲的作用，例如SACD、DVD AUDIO和倍頻插值技術(shù)的應(yīng)用。然而，由于微脈沖波導(dǎo)致的失真具備一定的屏蔽效應(yīng)，上述常規(guī)的處理能夠除了使音色柔和外，也能增加微小的細(xì)節(jié)，這個(gè)現(xiàn)象恰巧與數(shù)據(jù)增加帶來(lái)音頻波形的改善同步，因此音質(zhì)改善的結(jié)果被歸功于采樣率的提高，而實(shí)際微脈沖波導(dǎo)致的問(wèn)題被完全忽略。
[0026]由于微脈沖波生成時(shí)間極短，衰減迅速，幾乎不可觸發(fā)普通觀察設(shè)備，甚至探頭線都可能迅速衰減其傳輸，同時(shí)與其諧波頻率比，其出現(xiàn)的頻率又非常低，因此很難撲捉到它的蹤跡，對(duì)它的處理更是空白。本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過(guò)多年的研究，終于在音頻領(lǐng)域很好地驗(yàn)證了它的存在，因?yàn)榻?jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化，人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)具備了對(duì)細(xì)微快速變化的異常聲音較為敏感的特點(diǎn)。音強(qiáng)正比于揚(yáng)聲器振膜的加速度，整體能量不大的脈沖波能使振膜具備局部較大的加速度。這樣大自然中罕見(jiàn)的脈沖波能順利在人耳中形成事件，并得以記憶。當(dāng)脈沖波出現(xiàn)的頻率和強(qiáng)度與它伴生的聲音滿(mǎn)足一定條件時(shí)，脈沖波的出現(xiàn)便影響了人的感知。初步研究表明，微脈沖波帶來(lái)的失真，可能即是音響系統(tǒng)中電路失真的主體，或者是最重要部分之一。而該領(lǐng)域內(nèi)用瞬態(tài)互調(diào)失真、界面互調(diào)失真等等解釋的現(xiàn)象實(shí)際均來(lái)源于此。[0027]因此，發(fā)明人經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)在DAC電路中增加了短時(shí)間間隔的微脈沖波進(jìn)行吸收的裝置，一舉解決了上述難題，有效改善設(shè)備的EMC性能，提高了電源的瞬態(tài)反應(yīng)能力，降低了輻射干擾，尤其是在音頻領(lǐng)域，對(duì)提高音質(zhì)具有深遠(yuǎn)的意義。
[0028]下面就參照附圖來(lái)描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置。
[0029]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置的電路示意圖。如圖3所示，該具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置包括DAC模塊100、濾波電容20和微脈沖波泄放模塊30。
[0030]其中，DAC模塊100具有輸出端10，濾波電容2位于輸出端10之后例如并聯(lián)在輸出端10,微脈沖波泄放模塊30與濾波電容20并聯(lián),微脈沖波泄放模塊30用于對(duì)濾波電容20產(chǎn)生的微脈沖波進(jìn)行泄放。
[0031]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，上述具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置還包括第一電阻R1，第一電阻Rl串聯(lián)在輸出端10的其中一端例如第一端101。
[0032]具體地，如圖3所示，微脈沖波泄放模塊30包括高頻電容組301、與高頻電容組301并聯(lián)的第二電阻R2以及與第二電阻R2并聯(lián)穩(wěn)壓管組302。
[0033]其中，高頻電容組301包括相互并聯(lián)的pf和ff級(jí)別的多個(gè)高頻電容。穩(wěn)壓管組302包括反向串聯(lián)的第一穩(wěn)壓二極管DWl和第二穩(wěn)壓二極管DW2。
[0034]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，濾波電容20可以采用損耗極小的材料，例如NPO材料的貼片小容量電容并聯(lián)方法，采用EMI用的三端電容或穿心電容多級(jí)并聯(lián)。穩(wěn)壓管組302中的第一穩(wěn)壓二極管DWl和第二穩(wěn)壓二極管DW2以線路最大輸出電壓的峰值來(lái)確定，并取預(yù)設(shè)余量，具體可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行標(biāo)定。該穩(wěn)壓管組302可以在皮秒級(jí)吸收線路中存在的正向和反向脈沖，并將其直接轉(zhuǎn)換為熱量，不會(huì)形成振蕩，使用中還需要注意該器件的漏電流，如果影響精度和出現(xiàn)不必要的失真，該器件就不能使用。使用穩(wěn)壓管和類(lèi)似器件的還有一個(gè)缺點(diǎn)是對(duì)低于擊穿電壓的剩余脈沖無(wú)能為力，這個(gè)部分主要由高頻電容組301來(lái)完成，而為防止高頻電容組301中的高頻電容向電感回送能量，在DAC精度允許的情況下并聯(lián)電阻R2予以消耗，實(shí)際應(yīng)用中要特別注意電阻、電容和穩(wěn)壓管的引線電感和諧振頻率，電容必須采用高頻結(jié)構(gòu)，優(yōu)選穿心和三端EMI電容，其中必須有極小容量組成，例如lpf、
0.1pf或以下。需要說(shuō)明的是，表面無(wú)氧化層、趨膚電阻小的高頻線材其線間電容具有較好的吸收特性，可部分代替上述電容的作用。本實(shí)用新型對(duì)微脈沖波的吸收處理比上述單純加大采樣率對(duì)數(shù)碼聲的消除代價(jià)更低，效果更好。
[0035]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的DAC電路裝置，能夠吸收比納秒和微秒?yún)^(qū)間更短時(shí)間間隔的微脈沖波，有效改善DAC電路系統(tǒng)的EMC性能，特別是在音頻領(lǐng)域?qū)Ω纳埔糍|(zhì)消除音頻領(lǐng)域的數(shù)碼聲具有特別的意義，使得音響的音色變得柔和，解析力得到了提高。
[0036]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0037]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種具有微脈沖波吸收功能的DAC電路裝置，其特征在于，包括: DAC模塊，所述DAC模塊具有輸出端； 濾波電容，所述濾波電容并聯(lián)在所述輸出端； 微脈沖波泄放模塊，所述微脈沖波泄放模塊與所述濾波電容并聯(lián)，所述微脈沖波泄放模塊對(duì)所述濾波電容產(chǎn)生的微脈沖波進(jìn)行泄放。
2.如權(quán)利要求1所述的DAC電路裝置，其特征在于，還包括: 第一電阻，所述第一電阻串聯(lián)在所述輸出端的其中一端。
3.如權(quán)利要求1所述的DAC電路裝置，其特征在于，所述微脈沖波泄放模塊包括: 聞?lì)l電容組； 與所述高頻電容組并聯(lián)的第二電阻；以及 與所述第二電阻并聯(lián)的穩(wěn)壓管組。
4.如權(quán)利要求3所述的DAC電路裝置，其特征在于，所述高頻電容組包括相互并聯(lián)的Pf和ff級(jí)別的多個(gè)高頻電容。
5.如權(quán)利要求3所述的DAC電路裝置，其特征在于，所述穩(wěn)壓管組包括反向串聯(lián)的第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓二極管。
【文檔編號(hào)】H04R3/00GK203377866SQ201320496569
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】顏至遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:顏至遠(yuǎn)