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20位Σ-Δ立体声ADA电路TLC320AD75C的设计

更新时间  2022-11-01 03:53 阅读
本文摘要:概要:讲解了-型ADC和DAC的特点及包含,并详尽阐述了-型单声道ADA电路TLC320AD75C的仿真与数字音频数据接口技术、DAC的串行掌控接口技术及该类器件的用于注意事项。关键词:-ADC/DACTLC320AD75C音频数据模块1-型ADC及DAC现今用于的绝大部分A/D转换器,例如分段较为型、大幅度较为型、分数型等都归属于线性脉冲编码调制(LPCM)型A/D转换器[1]。

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概要:讲解了-型ADC和DAC的特点及包含,并详尽阐述了-型单声道ADA电路TLC320AD75C的仿真与数字音频数据接口技术、DAC的串行掌控接口技术及该类器件的用于注意事项。关键词:-ADC/DACTLC320AD75C音频数据模块1-型ADC及DAC现今用于的绝大部分A/D转换器,例如分段较为型、大幅度较为型、分数型等都归属于线性脉冲编码调制(LPCM)型A/D转换器[1]。一个分辨率为n位的这种类型的A/D转换器,为了能区分2n个有所不同的分析等级,必须非常简单的较为网络和极高精度的仿真电子器件。

当位数n较高时,较为网络的构建是十分困难的,因而容许了转换器分辨率的提升。同时用于A/D转换器包含收集系统时,还必需在切换之前对取样值展开取样维持,A/D转换器分辨率越高,这种拒绝就就越最重要,因此在一些高精度收集系统中,在A/D转换器的前端除了设置有抗混叠滤波器外,大都还必须设置专门的取样/维持电路,从而减少了收集系统的复杂度。所谓总和增量调制编码(-)型A/D转换器则与之有所不同[2]。

LPCM型A/D转换器几乎忽视掉信号样值之间的相关性,只是必要根据取样数据的每个样值的大小展开分析编码;而-型A/D转换器则是根据前一样值与后一样值之劣即所谓增量的大小来展开分析编码。-型A/D转换器一般由两部分构成,第一部分成仿真-调制器,第二部分成数字提取滤波器,如图1(a)右图。-调制器以极高的取样频率(远高于奈奎斯特取样频率)对输出模拟信号展开取样,并对两个取样值之间的差值展开低位分析(一般来说为1位),从而获得用低位数码回应的-码,然后将这种-码赠送给第二部分的数字提取滤波器展开提取滤波,从而获得高分辨率的LPCM信号。

图1(b)为与之比较不应的-型D/A转换器。这种类型的A/D和D/A转换器,就分析而言,由于使用了极低位的分析器,防止了LPCM型A/D转换器中必须生产高位D/A转换器或高精度电阻网络的艰难;而且由于它使用-调制器技术和数字提取滤波器,可以取得极高的分辨率,大大多达了LPCM型A/D转换器;再者由于码位较低,取样与分析编码可以同时已完成,完全不花上时间,因此不必须取样维持电路,这样就使收集系统的包含深感修改。

与传统的LPCM型A/D转换器比起,-型A/D转换器实质上是使用以低取样速率来交换条件高位分析,即以速度换精度的方案。自90年代以来,-型A/D和D/A转换器取得了相当大发展,并在高精度数据采集特别是在数字音响系统、多媒体、地震勘探仪、声纳、电子测量等领域中取得了普遍的应用于。

2TLC320AD75C概述TLC320AD75C是用于四阶-技术的高性能20位单声道模数和数模转换器(ADA),能同时展开四路20位分辨率的仿真到数字(A/D)和数字到仿真(D/A)信号地下通道的切换。其它功能还包括数字波动、数字复原滤波、硬静音和片内定点及掌控[3]。

该芯片具备以下特点:单5V(仿真/数字)电源电平及3.3V至5V数字模块电平取样速率高达48kHz;分辨率为20位;ADC的信噪比为100dB;ADC的总谐波杂讯+噪声为0.0017%DAC的信噪比为104dB;DAC的总谐波杂讯+噪声为0.0013%;内部电源基准;串行接口;差分结构;DAC具备PWM输入;DAC的比特率为32、44.1和48kHz时可展开数字复原滤波;DAC具备数字波动/硬静音功能。TLC320AD75C的插槽排序及插槽功能请参阅TI公司的产品数据手册,其功能框图如图2右图。3TLC320AD75C的模块电路设计由TLC320AD75C的功能方框图可以显现出,TLC320AD75与外电路的模块主要由三部分构成:一是TLC320AD75C与仿真音频数据的模块,还包括ADC的差分输出和DAC的PWM输入;二是TLC320AD75C与微控制器的数字音频数据模块;三是DAC的串行掌控模块。

下面得出明确的电路设计。3.1与仿真音频数据的模块为了获取低的共模噪声诱导比和减少输出动态范围,TLC320AD75C的ADC的输出使用差分形式;同时还要考虑到TLC320AD75C具备很高的速度和分辨率、电源电容输出结构以及单电源工作等特点,这就拒绝我们必需细心设计涉及的驱动放大器。驱动放大器必需获取一个较低的信号源电阻和充足的输入电流以驱动ADC输出,并且其高频输出阻抗必需充足较低,以防止带给切换误差。图3得出了TLC320AD75C与仿真音频数据的模块电路,由于左、右声道电路完全相同,故只所画出有了一个声道的模块电路。

U1、U2和U3均搭配超强低噪声、宽频带上、高精度、高速运算放大器OP37。U1和U2将单极性音频输出转换为差分形式的输入,U3则将TLC320AD75C输入的差分信号对L2-L1(PWM信号)转换成单极性信号。U1中+5V通过两个100K的电阻给运放相位差末端获取+2.5的静态偏置,100F的电容则使其交流短路。

U2相位差端接法同U1,图3中并未所画出有。3.2与数字音频数据的模块TLC320AD75C的串行端口有两种工作方式:当M/S插槽为高电平时,ADC串行端口配置居多方式,TLC320AD75C从MCLKI产生LRCKA和SCLKA;当M/S接低电平时为从方式,器件从外部接管LRCKA和SCLKA。

本文以ADC的主方式为事例解释TLC320AD75C与微控制器间的模块。主方式时LRCKA在内部由MCLKI产生,LRCKA相同为取样频率fs(MCIKI/256)。在此信号为高电平期间,左地下通道数据串行移到输入末端;在低电平期间,右地下通道数据移到输入末端。切换周期由LRCKA的下降沿实时。

图4中的(a)、(b)、(c)三个波形回应了在左、右地下通道数据所用的32个SCLKA周期中的前20个周期内,从TLC320AD75C中移入的20位、MSB在前的ADOUT数据。从图4可以显现出,TLC320AD75C与具备实时串口的微控制器如TI公司DSP系列TMS320C2X/3X/5X/2XX/54X的模块非常更容易。然而,目前我国DSP的研发和应用于还不广泛,大量的科技和工程技术人员对DSP较为生疏。与此相反,单片机如MCS51、8098、MCS196系列却在我国非常普及并获得了普遍的应用于。

失望的是MCS51系列单片机没实时串口,而且目前的大量数据采集系统的输入拒绝的是分段数据。考虑到上述情况,为了同MCS51系列模块,就要在符合图4时序的前提下,设计串转并电路和转串电路。

图5是TLC320AD75C的ADC与MCS51模块电路,DAC模块电路是上述电路的逆过程,只要将8位输入锁存移位寄存器(三态、串入并出有)74LS595改为8位输出锁存移位寄存器74LS597(三态、划归串出)才可,此处仍然概述。图5与图3的画法一样,鉴于篇幅的容许,省略丢弃了一些电路细节,读者应用于本文中的电路时应补上。

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下面非常简单描写一下图5右图电路的工作过程。根据图4串行接口时序,拒绝利用LRCKA和SCLKA分解图4(d)右图的脉冲。在该脉冲的高电平期间20位串行数据送往由三片74LS595级联而出的串入并出有模块电路中;在脉冲的上升沿将74LS595中移位寄存器中的数据传输到锁住存器;在脉冲的低电平期间放中断到MCS51的INTO,MCS51依序收到三个片中选信号,读书回头该20位数据,从而已完成一个声道的收集工作。

因此如何产生图4(d)右图的脉冲是本电路的核心问题。


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