一种音频转换装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种音频转换装置，包括脉冲编码调制器(1)、音频数模转换改造电路（2）、低通滤波电路（3）、外部电压转换电路（4），电路所述脉冲编码调制器(1)以串行接口的方式连接所述音频数模转换改造电路（2）、所述低通滤波电路（3）外及所述部电压转换电路（4）。本实用新型在原有音频数模转换器的基础上，通过对音频数模转换器的改造、对外部电路的扩展，实现数模转换时钟信号的改造、采用频率的改造，满足了音频器件在实现高精度数模转换的同时，也可以使音频数模转换器件适用于一般的数模转换系统。
【专利说明】一种音频转换装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种音频转换装置，尤其涉及一种将音频数字信号转换成模拟信号的装置。
【背景技术】
[0002]近年来，采用高分辨率的数据转换器颇为流行。这种数据转换器的实现了过采样与数字信号处理技术的结合，其显著的优点是具有高精度、高分辨率，其分辨率高达24位。这种高分辨率的数模转换器可以实现24的数模装换，但是20位以上的数模转换器都是为音频系统服务的，如Analog、TI等半导体公司生产的高精度24位的数模转换器，都是音频数模转换芯片。这些芯片必须满足音频的采样频率、数据输入格式、声道选着等条件，这些条件限制了高分辨率的音频数模转换只能应用于音频系统中，不能满足通用数模转换系统的要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种音频转换装置，使音频器件在实现高精度数模转换的同时，也可以使音频数模转换器件适用于一般的数模转换系统。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:一种音频转换装置，包括脉冲编码调制器、音频数模转换改造电路、低通滤波电路、外部电压转换电路，电路所述脉冲编码调制器以串行接口的方式连接所述音频数模转换改造电路、所述低通滤波电路外及所述部电压转换电路， 所述脉冲编码调制器上设置有串行接口来送入数据和进行控制；所述音频数模转换改造电路连接所述低通滤波电路，所述音频数模转换改造电路上设有模拟电源电路和数字电源电路；所述低通滤波电路采用双电源供电的二阶巴特沃斯滤波电路，减少频率和温度变化；所述外部电压转换电路连接音频数模转换改造电路将输出的模拟信号转换到所需要的范围内。
[0005]进一步的，所述串行接口包括音频三线同步串行接口和控制三线异步串行接口。
[0006]进一步的，所述音频数模转换改造电路上设有音频时钟串行设计电路和控制串行设计电路。
[0007]本实用新型的有益效果为:本实用新型在原有音频数模转换器的基础上，通过对音频数模转换器的改造、对外部电路的扩展，实现数模转换时钟信号的改造、采用频率的改造，满足了音频器件在实现高精度数模转换的同时，也可以使音频数模转换器件适用于一般的数模转换系统。
[0008]【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型脉冲编码调制器结构图。
[0010]图2为本实用新型音频数模转换改造电路图。
[0011]图3为本实用新型低通滤波电路图。
[0012]图4为本实用新型外部电压转换电路图。【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0014]如图1所示，高分音频数模转换器大都采用多级幅度量化高阶Σ -Δ调制器结构中。这样，在实际应用中可以提高音频动态范围，减小时时钟抖动的敏感度，降低由此引发的失真；内置过采样的数字滤波器具有2种可供选择滚降特性:慢滚降和陡滚降。对于脉冲编码调制器1，其内部是采用8级副度量化和4级噪声整形技术。8级调制器结构具有更的稳定性和抗抖动能力。过采样调制器和内插滤波器的采样率是64fs。
[0015]脉冲编码调制器I在正常供电电源下，是通过串行接口来送入数据和进行控制的。它的串行接口包括音频三线同步串行接口和控制三线异步串行接口。音频串行接口包括LRCK、BCK、DATA。其中，BCK是串行音频位时钟将DATA上现有的数据通过此时钟作用送入音频接口的移位寄存器内，并且注意串行数据是在BCK的上升沿送入音频接口的。LRCK是串行音频接口在左/右声道数据字锁存时钟将数据锁存到接口内部的移位寄存器中。无论BCK还是LRCK都应当与系统时钟SCK同步，因而最好LRCK和BCK应从系统时钟SCK获取。同时，LRCK与采样频率一致。BCK可选择为32、48或64倍的采样频率。脉冲编码调制器I支持工业标准的音频数据格式，包括标准格式、I2S格式和左对齐格式。格式选择是通过控制寄存器来设置。所有格式都需要二进制补码，高位在前的音频数据，脉冲编码调制器I具有用户可编程的模式控制。这些可控模式是通过串行控制口送入控制字来设置的。具体的可控模式功能有:软静噪、过采样率、DAC操作控制、音频数据格式、输出相位选择等。控制串行接口是通过对片上的模式寄存器进行编写来实现控制功能的。其中MD是串行数据输入，用来写模式寄存器;MC是串行位时钟，用来将数据控制口 ；ML是控制口的锁存时钟，是将控制字锁存到寄存器中。所有的串行控制口的写操作都是采用16位数据字，其中最高位为O ;IDX[6?O]是标志位，它为写操作提供寄存器索引或地址，低7位D[7?O]是写放到该地址的寄存器数据值。
[0016]通过串行口的正确控制及特定音频数据的输入，在音频特定采样频率及时钟控制下，再辅以必要的外围电源和输出电路，脉冲编码调制器I就可以正常地进行音频数据转换了。
[0017]如图2所示为音频数模转换改造电路图，音频DAC正常工作的电源包括模拟电源和数字电源。模拟电源VCC采用+5V供电，提供DAC模拟和输出滤波器的电源；数字电源VDD采用3.3V供电，提供数字滤波器和串行接口的电源。为减少电源数量，采用音频数模转换改造电路2将+5V转换为3.3V，同时，系统中滤波和输出电路的运放需要-5V的电源，也可通过音频数模转换改造电路2将+5V转换而得。
[0018]对于时钟的设计主要包括音频串行时钟的设计和控制串行时钟的设计部分如图2所示:
[0019]音频串行时钟主要是BCK、LRCK、还有系统主时钟SCK。这里LRCK等于采样频率，BCK采用64fs。利用F206的CLKOUTI (20MHz)作为SCK，提供系统时钟，利用分频器件74HC393的256分频作为LRCK，4分频作为BCK。这样采样频率确定为20MHz/256=78.125kHz。通过不同的分频比可以确定不同的采样频率。
[0020]控制串行接口的时钟ML、MC可直接由F206的同步串口时钟CLKX和FSX提供。由于BCK和MC都是利用F206的同步串口时钟线CLKX，为区分音频串行接口的数据和控制串行数据，BCK-CLKX和MC-CLKX采用模拟开关74HC251控制。需要送控制字时，将MC与CLKX接通；需要送数据时，将BCK与CLKX接通，并且通过8255扩展的I/O 口进行74HC39和74HC251的触发和切换。
[0021]音频串行口的数据输入DATA与F206的同步串行口 DX相连，也就是数据由同步串口提供。F206采用连续模式下外部时钟方式。74HC393的4分频输出连接脉冲编码调制器I的BCK和F206的CLKX。这接里F206应设置同步串口寄存器SSPCR，采用CLKX外部时钟源。由于F206在CLKX上升沿发送数据，为保证数据的可靠传输，应设置SSPST改变CLKX极性，下降沿发送数据。这里，我们采用的是24位左对齐的数据格式。F206检测到LRCK的下降沿一定时间后开始传送数据，每次传送2个字。根据左对齐的方式只截取高24位作为需要的24位数据。这里需要说明的是，24位数据采用的是二的补码格式。控制串行口的数据直接利用F206的同步串口——突发模式内部时钟方式进行所需控制字的传送，MC与DX相连即可。
[0022]Σ -Δ型DAC采用噪声整形技术来提高信号带宽范围内的信噪比。与此同时，在信号带宽范围外高于需耐奎斯特频率(fs/2)的噪声增大。这就是将噪声均匀分布到了直流，直至Kfs/2范围内，其中K为过采样率。为提高转换器性能，信号带宽外的噪声必须通过低通滤波器滤除。其是通过片上和片外的低通滤波器实现的。
[0023]脉冲编码调制器I有左右2个声道，可以通过设置控制寄存器来选择输出的声道。这里，只利用I路输出V0UTL，此输出须经外部低通滤波和电压转换送到高速高精度模数转换器系统中，作为基准信号。
[0024]如图3所示，低通滤波电路3的截至频率最高为fs/2。在此方案设计中为78.125kHz/2=39.0625kHz。采用双电源供电的二阶巴特沃斯滤波器，利用多级反馈以减少频率和温度变化时对元件变化的敏感度，同时高质量的运算放大器也是保证DAC转换精度所需要的。
[0025]如图4所示，音频器件的输出都在某一中心值上下范围内。脉冲编码调制器I是以50%VCC=2.5V为中心值，满量程为62%VCC=3.1V，输出的模拟信号是0.95?4.05V范围内。为将输出转换到需要的O?2.5V范围内，需要外部电压转换电路图4来实现。
[0026]以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种音频转换装置，其特征在于:包括脉冲编码调制器(I)、音频数模转换改造电路(2)、低通滤波电路(3)、外部电压转换电路(4)，电路所述脉冲编码调制器(I)以串行接口的方式连接所述音频数模转换改造电路(2)、所述低通滤波电路(3)外及所述部电压转换电路(4)，所述脉冲编码调制器(I)上设置有串行接口来送入数据和进行控制；所述音频数模转换改造电路(2 )连接所述低通滤波电路(3 )，所述音频数模转换改造电路(2 )上设有模拟电源电路和数字电源电路；所述低通滤波电路(3)采用双电源供电的二阶巴特沃斯滤波电路，减少频率和温度变化；所述外部电压转换电路(4)连接音频数模转换改造电路(2)将输出的模拟信号转换到所需要的范围内。
2.根据权利要求1所述的一种音频转换装置，其特征在于:所述串行接口包括音频三线同步串行接口和控制三线异步串行接口。
3.根据权利要求1所述的一种音频转换装置，其特征在于:音频数模转换改造电路(2)上设有音频时钟串行设计电路和控制串行设计电路。
【文档编号】H03M1/66GK203827323SQ201420269106
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】廖绪铭 申请人:深圳市中雷电子有限公司