20位Σ-Δ立體聲ADA電路TLC320AD75C的接口電路設(shè)計
摘 要：介紹了Σ-Δ型ADC和DAC的特點及構(gòu)成,并詳細(xì)論述了Σ-Δ型立體聲ADA電路TLC320AD75C的模擬與數(shù)字音頻數(shù)據(jù)接**術(shù)、DAC的串行控制接**術(shù)及該類器件的使用注意事項。
關(guān)鍵詞： Σ-ΔADC／DAC TLC320AD75C 音頻數(shù)據(jù)接口
１ Σ-Δ型ADC及DAC
現(xiàn)今使用的絕大部分A/D轉(zhuǎn)換器,例如并行比較型、逐次比較型、積分型等都屬于線性脈沖編碼調(diào)制（LPCM）型A/D轉(zhuǎn)換器[1]。一個分辨率為n位的這種類型的A/D轉(zhuǎn)換器,為了能區(qū)分2n個不同的量化等級,需要相當(dāng)復(fù)雜的比較網(wǎng)絡(luò)和極高精度的模擬電子器件。當(dāng)位數(shù)n較高時,比較網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)是十分困難的,因而限制了轉(zhuǎn)換器分辨率的提高。同時使用A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成采集系統(tǒng)時,還必須在轉(zhuǎn)換之前對抽樣值進(jìn)行抽樣保持,A/D轉(zhuǎn)換器分辨率越高,這種要求就越重要,因此在一些高精度采集系統(tǒng)中,在A/D轉(zhuǎn)換器的前端除了設(shè)置有抗混疊濾波器外,大都還需要設(shè)置專門的抽樣／保持電路,從而增加了采集系統(tǒng)的復(fù)雜度。
所謂總和增量調(diào)制編碼（Σ-Δ）型A/D轉(zhuǎn)換器則與之不同[2]。LPCM型A/D轉(zhuǎn)換器完全忽略掉信號樣值之間的相關(guān)性,只是直接根據(jù)抽樣數(shù)據(jù)的每個樣值的大小進(jìn)行量化編碼;而Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器則是根據(jù)前一樣值與后一樣值之差即所謂增量的大小來進(jìn)行量化編碼。Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器一般由兩部分組成,第一部分為模擬Σ-Δ調(diào)制器,第二部分為數(shù)字抽取濾波器,如圖１（ａ）所示。Σ-Δ調(diào)制器以極高的抽樣頻率（遠(yuǎn)高于奈奎斯特抽樣頻率）對輸入模擬信號進(jìn)行抽樣,并對兩個抽樣值之間的差值進(jìn)行低位量化（通常為１位）,從而得到用低位數(shù)碼表示的Σ-Δ碼,然后將這種Σ-Δ碼送給第二部分的數(shù)字抽取濾波器進(jìn)行抽取濾波,從而得到高分辨率的LPCM信號。圖１（ｂ）為與之相對應(yīng)的Σ-Δ型D/A轉(zhuǎn)換器。這種類型的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,就量化而言,由于采用了極低位的量化器,避免了LPCM型A/D轉(zhuǎn)換器中需要制造高位D/A轉(zhuǎn)換器或高精度電阻網(wǎng)絡(luò)的困難;而且由于它采用Σ-Δ調(diào)制器技術(shù)和數(shù)字抽取濾波器,可以獲得極高的分辨率,大大超過了LPCM型A/D轉(zhuǎn)換器;再者由于碼位低,抽樣與量化編碼可以同時完成,幾乎不花時間,因此不需要抽樣保持電路,這樣就使采集系統(tǒng)的構(gòu)成大為簡化。與傳統(tǒng)的LPCM型A/D轉(zhuǎn)換器相比,Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器實際上是采用以高抽樣速率來換取高位量化,即以速度換精度的方案。自90年代以來,Σ-Δ型A/D和D/A轉(zhuǎn)換器獲得了很大發(fā)展,并在高精度數(shù)據(jù)采集特別是在數(shù)字音響系統(tǒng)、多媒體、地震勘探儀、聲納、電子測量等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。
２ TLC320AD75C簡介
TLC320AD75C是使用四階Σ-Δ技術(shù)的高性能20位立體聲模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADA）,能同時進(jìn)行四路20位分辨率的模擬到數(shù)字（A/D）和數(shù)字到模擬（D/A）信號通道的轉(zhuǎn)換。其它功能還包括數(shù)字衰減、數(shù)字復(fù)原濾波、軟靜音和片內(nèi)定時及控制[3]。該芯片具有以下特點：
·單5V（模擬／數(shù)字）電源電平及3.3V至5V數(shù)字接口電平
·采樣速率高達(dá)48kHz;
·分辨率為20位;
·ADC的信噪比為100
