语音信号模数／数模转换

时间：2008-12-12

　　语音信号模数／数模转换选择TLC320AD50（以下简称AD50）芯片，AD50使用过采样（over sampling）∑—Δ技术提供从数字信号到模拟信号（DA）和模拟信号到数字信号（AD）的高分辨率低速信号转换。该器件包括两个串行的同步转换通道（用于各自的数据传输），在DA之前有一个插人滤波器（interpolation filter），在AD之后有一个抽取滤波器（decimdtionfilter），由此可降低AD50自身的噪声。此外，AD50还具有片内时序和控制功能。

　　AD50特点如下。

　　· 输入信号。单端信号输人，幅度在1～4V之间。

　　· 输出信号。单端信号输出，幅度在1～4V之间。

　　· 单一 5V电源供电，也可以使用5V模拟电源和3V数字电源同时供电。

　　· 工作功耗为100mW。

　　· 通用16位数据格式，也可以采用2的补码数据格式。

　　· 内部基准电压。

　　· AD为64倍采样，DA为256倍采样。

　　· 支持各种V．34协议的采样速率。

　　· 具有多种可选的采样频率。

　　· 支持商业级音响应用。

　　· 工作温度范围从－40～850。

　　AD50的引脚分布如图1所示（（1）为DW封装的引脚分布，（2）为PT封装的引脚分布）。

　　图1 AD50的引脚分布

　　AD50的各个引脚的说明如表所示。

　　表 AD50的引脚说明

　　在AD50正常工作前，必须对它进行正确的初始化。初始化操作的主要工作是配置AD50的4个控制寄存器CR1、CR2、CR3和CR4。控制寄存器的读写是通过二次通信来实现。在二次通信中，D0～D7为写人控制寄存器的数据或者从控制寄存器读出的数据，D8～D12的内容决定选择哪个控制寄存器，D13位决定是读操作还是写操作。由D8～D13位确定的所有情况如表2所示。

　　表2 AD50的D8～D13位确定的所有操作情况

　　控制寄存器1中各个控制位的功能说明如表3所示。

　　表3 控制寄存器1的各个控制位的功能说明

　　控制寄存器2中各个控制位的功能说明如表4所示。

　　表4 控制寄存器2的各个控制位的功能说明

　　控制寄存器3中各个控制位的功能说明如表5所示。

　　表5 控制寄存器3的各个控制位的功能说明

　　控制寄存器4中各个控制位的功能说明如表6所示。

　　表6 控制寄存器4的各个控制位的功能说明

　　表7 控制寄存器4的第4～第6位对应的N值

　　AD50控制寄存器的设置必须在二次通信中完成。AD50有硬件和软件两种方式启动二次通信，下面介绍硬仵方式启动AD50的二次通信过程。硬件启动过程如下：C5409通过其内部寄存器将XF引脚变为高电平，从而控制AD50的FC引脚到高电平，然后向缓冲串口写一个16位的控制字，低8位是AD50的控制寄存器初始化值，高8位选择所要初始化的控制寄存器及操作。整个过程的时序如图2所示。

　　图2 硬件启动AD50二次通信时序

　　AD50的工作过程可分为AD通道工作过程和DA通道工作过程。AD通道把模拟信号转换成数字信号，并以2进制补码形式表示。当帧同步信号有效时（FS为低电平），16位（或者15位）数字信号在SCLK的上升沿输出到DOUT引脚，一位数据对应一个SCLK周期。传输时序如图3所示。

　　图3 AD50的AD通道数据传输时序

　　AD50的DA通道把送人的数字信号转换成模拟信号。在SCLK的作用下，数字信号通过DIN引脚进人DA通道，每个SCLK的下降沿输人一位数字信号。DA将输入的数字信号转换成模拟信号输出，DA通道的传输时序如图4所示。

　　图4 AD50的DA通道数据传输时序

　　AD50的前后端信号处理包括两个处理电路：输人模拟信号的处理电路和依据输出模拟信号的处理电路。这两个处理电路的主要作用是将信号进行处理，使之更加适合AD和DA的要求。

　　为了达到更好的信号处理效果，AD50的模拟信号输人一般采用差分输人方式，即使用两个运算放大器，将单端输入信号转换成差分输人信号，电路连接如图5所示。由图可知，单端输人信号经过两个22μF的隔直电容，送人运算放大器的反相端，输出反相信号IMP；IMP再输人到另一个信号的反相端，输出同相信号INP，从而形成差分输人信号INP和IMP。图中的运算放大器选择的是TI公司的TLC4502，也可以选用其他可替代的运算放大器芯片。