專利名稱:音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣頻率自動檢測器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)領(lǐng)域,尤其是指一種音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣頻率自動檢測器及其使用方法。
(2)背景技術(shù)∑-Δ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)是一項廣泛應(yīng)用于高精度音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換的技術(shù)。利用∑-Δ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的一個產(chǎn)品典型結(jié)構(gòu)參見圖1,音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器在一個硅管芯片100上,主要由以下模塊組成芯片狀態(tài)機(jī)CSM10,音頻串行口(接SDATA,SCLK,LRCK管腳)1,串行控制端口12,音量控制單元2、6,去加重/插值濾波器3、7,多位∑-Δ調(diào)節(jié)器DSM與動態(tài)元件匹配單元DEM4、8,輸出放大低通濾波器(接輸出AOUTL、AOUTR管腳)5、9,開關(guān)(接PDNn管腳)14,零檢測器/消音控制器(接MUTE管腳)13,參考電壓、電流產(chǎn)生器15以及時鐘管理器(接CLKIN管腳)11。其中芯片狀態(tài)機(jī)CSM10控制著芯片正常和省電兩種模式轉(zhuǎn)換的開關(guān)程序。
音頻串行口1從SDATA/SCLK/LRCK管腳接收許多格式的串行音頻信號,從SDATA管腳接收串行數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)化為并行格式。
串行控制端口12從SDM1/SPI CLK/SCL、SDM0/SPI DIN/SDA、DEM0/SPI CSn/ADR0管腳設(shè)置各種工作模式。
音量控制單元2、6能夠用一種可控方式衰減輸入的音頻數(shù)據(jù)。
去加重/插值濾波器3、7、多位∑-Δ調(diào)節(jié)器DSM和動態(tài)元件匹配單元DEM4、8把高分辨率(典型值是16位到24位)、低采樣頻率(典型值是8KHz到200KHz)的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為低分辨率(典型值是1位到6位)、高采樣頻率(典型值是輸入頻率的32到128倍)的數(shù)字信號。
輸出放大低通濾波器5、9;把上述低分辨率、高采樣頻率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號。
目前,大部分?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器需要處理3種采樣頻率的速度模式單倍速SS(Single Speed),采樣頻率從0KHz到50KHz;雙倍速DS(Double Speed),采樣頻率從50KHz到100KHz;四倍速Q(mào)S(Quad Speed),采樣頻率從100KHz到200KHz。因此,DAC需要能判別用戶需要用哪種工作模式。
一般來說,目前的商用DAC采用兩種方法來確定工作模式。一是用專用管腳來設(shè)定速度模式,缺點是需要更大的封裝,因而增加了生產(chǎn)成本。另一種方法是通過微控制器寫入DAC來設(shè)定速度模式,這種方式由于需要用戶建立微控制器和DAC的接口,所以也增加了生產(chǎn)成本。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,提出一種生產(chǎn)成本低的判別用戶所用的采樣頻率工作模式的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣頻率自動檢測器及其使用方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣頻率自動檢測器,所述的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器在一個硅管芯片上,主要由以下模塊組成芯片狀態(tài)機(jī)CSM,接SDATA,SCLK,LRCK管腳的音頻串行口,串行控制端口,音量控制單元,去加重/插值濾波器,多位∑-Δ調(diào)節(jié)器DSM與動態(tài)元件匹配單元DEM,輸出放大低通濾波器,開關(guān),零檢測器/消音控制器,參考電壓、電流產(chǎn)生器以及接CLKIN管腳的時鐘管理器,其特征在于所述的采樣頻率自動檢測器的結(jié)構(gòu)為在所述的的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的硅管芯片上,接CLKIN管腳的時鐘管理器的輸出外接到一個頻率/電壓轉(zhuǎn)換器;所述的頻率/電壓轉(zhuǎn)換器與一個外接的電壓比較器連接;所述的電壓比較器是與所述的硅管芯片上的參考電壓、電流產(chǎn)生器相連,所述的電壓比較器將頻率/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與參考電壓、電流產(chǎn)生器的參考電壓比較后判斷出頻率的高低;所述的電壓比較器將判斷的結(jié)果送到所述的硅管芯片上的芯片狀態(tài)機(jī)CSM;所述的芯片狀態(tài)機(jī)CSM記錄所述的電壓比較器的判斷結(jié)果,并控制所述的時鐘管理器的分頻系數(shù)。
一種如上述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣頻率自動檢測器的使用方法,其特征包括步驟1,芯片狀態(tài)機(jī)CSM設(shè)定時鐘管理器的分頻系數(shù)為2n,其中n是一個固定的常數(shù),使CLKIN經(jīng)時鐘管理器產(chǎn)生采樣頻率為CLKIN/2n,頻率/電壓轉(zhuǎn)換器將此頻率轉(zhuǎn)化為電壓;步驟2,由電壓比較器對頻率/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與參考電壓、電流產(chǎn)生器的參考電壓比較后,判斷CLKIN是高于還是低于頻率f1,f1=256×50KHz/(1-d%),其中d%是受PVT影響的值;步驟3,芯片狀態(tài)機(jī)CSM記錄上述CLKIN對于頻率f1的判斷結(jié)果;步驟4,芯片狀態(tài)機(jī)CSM設(shè)定時鐘管理器的分頻系數(shù)為3n,與上述判斷流程相同,繼續(xù)判斷此時CLKIN的頻率;步驟5,由電壓比較器判斷CLKIN是高于還是低于頻率f2,f2=384×50KHz/(1-d%),其中d%是受PVT影響的值;步驟6,芯片狀態(tài)機(jī)CSM記錄上述CLKIN對于頻率f2的判斷結(jié)果;步驟7,芯片狀態(tài)機(jī)CSM設(shè)定時鐘管理器的分頻系數(shù)為4n,與上述判斷流程相同,繼續(xù)判斷此時CLKIN的頻率;步驟8,由電壓比較器判斷CLKIN是高于還是低于頻率f3,f3=256×100KHz/(1-d%),其中d%是受PVT影響的值;步驟9,芯片狀態(tài)機(jī)CSM記錄上述CLKIN對于頻率f3的判斷結(jié)果;步驟10,根據(jù)硅管芯片上的CLKIN和LRCK的值,由時鐘管理器自動測試得到CLKIN/LRCK比率是128,或是192,或是256,或是384,或是512;步驟11、根據(jù)下表,此時,芯片狀態(tài)機(jī)CSM就判斷出用戶所用的工作模式是單倍速SS,或是雙倍速DS,或是四倍速Q(mào)S表
本發(fā)明的效果本發(fā)明的帶有自動檢測采樣頻率的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器及其使用方法,不必用專用管腳來設(shè)定采樣頻率的速度模式,也不必通過微控制器寫入DAC來設(shè)定速度模式,而是采用自動檢測采樣頻率的方法判別用戶所用的工作模式,降低了音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品的制造成本。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點和效果,以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
(4)
圖1為音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為確定不同的速度模式所需測量的頻率2(a)為CLKIN/LRCK比率是128、256、512時,2(b)為CLKIN/LRCK比率是192、384時;圖3為考慮到PVT變化和典型的音頻檢測值時,模擬頻率檢測器的頻率設(shè)置3(a)為CLKIN/LRCK比率是128、256、512時,3(b)為CLKIN/LRCK比率是192、384時;圖4為本發(fā)明的采樣頻率自動檢測器的結(jié)構(gòu)方塊圖。
(5)具體實施方式
下面結(jié)合附圖,對本發(fā)明的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣頻率自動檢測器及其使用方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
在音頻應(yīng)用環(huán)境下,音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的CLKIN/LRCK比率是固定的(參見圖1中的音頻串行口1和時鐘管理器11的管腳),CLKIN/LRCK比率是由時鐘管理器11自動測試得到的,音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的CLKIN/LRCK比率與速度模式的關(guān)系如表一
表一
由表一可知,CLKIN/LRCK比率值得知后,就便于用來測量速度模式。例如,如果CLKIN/LRCK的比率是128時,速度模式是雙倍速(DS)或是四倍速(QS),那么為了確定究竟是雙倍速還是四倍速工作模式,我們只需要測量判別CLKIN是大于還是小于128×100KHz=12.8MHz。判別的原理如下上述單倍速采樣頻率從0KHz到50KHz雙倍速采樣頻率50KHz到100KHz四倍速采樣頻率從100KHz到200KHz此時,當(dāng)CLKIN/LRCK比率是128時,所述的表一所示,要么是雙倍速采樣頻率,要么是四倍速采樣頻率,而根據(jù)上述的倍速與采樣頻率的范圍得知,如果這時測量CLKIN是大于12.8MHz,說明采樣頻率超過100KHz,則為四倍速工作模式,如果是小于12.8MHz,說明采樣頻率在100KHz以下,則為雙倍速工作模式。
圖2完整的列出了確定不同的速度模式所需測量的頻率,2(a)為CLKIN/LRCK比率是128、256、512時;2(b)為CLKIN/LRCK比率是192、384時。
所述的采樣頻率的檢測是用電流源、電阻、電容和開關(guān)在模擬部分完成的,由于PVT(工藝、電壓和溫度)的變化,不可能測到單一頻率。例如,如果我們設(shè)定頻率檢測器來測量頻率fo,假設(shè)受PVT影響是+/-d%,那么模擬頻率檢測器只能測量到低于fo(1-d%)或者是高于fo(1+d%)的頻率,而處于fo(1-d%)和fo(1+d%)之間的頻率由于PVT變化而測量不到。
在音頻應(yīng)用環(huán)境下,48KHz,96KHz和192KHz是典型的采樣頻率。因此,頻率檢測器能發(fā)現(xiàn)這三個頻率是非常重要的。
圖3在考慮到PVT變化和典型的音頻檢測值時,模擬頻率檢測器的頻率設(shè)置,2(a)為CLKIN/LRCK比率是128、256、512時;2(b)為CLKIN/LRCK比率是192、384時。
在本實施例中,上述的PVT影響的值d%被設(shè)成典型值25%。
所述的采樣頻率自動檢測器需要檢測三個頻率please take offf1=256×50KHz/(1-d%)f2=384×50KHz/(1-d%)f3=256×100KHz/(1-d%)當(dāng)d%=25%時,f1=17MHz,f2=25.6MHz和f3=34MHz,如圖3所示頻率檢測器需要作出三個判斷·CLKIN是高于還是低于f1·CLKIN是高于還是低于f2·CLKIN是高于還是低于f3當(dāng)知道采樣頻率自動檢測器的檢測結(jié)果,再根據(jù)已知的CLKIN/LRCK的比率,采樣頻率的速度模式可以由表二決定表二
頻率檢測器作出這三個判斷,有兩種方法一是需要一個固定頻率的時鐘,和三個不同的參考電壓比較;二是和一個固定的參考電壓相比較,但需要三種不同頻率的時鐘。后一方法只需要電壓比較器和一個參考電壓相比較,因而更精確,面積更小,在實現(xiàn)上存在優(yōu)勢。圖4為后一方法的實施例圖,即,圖4為本發(fā)明的采樣頻率自動檢測器的結(jié)構(gòu)方塊圖。
本發(fā)明的采樣頻率自動檢測器的結(jié)構(gòu)為
在現(xiàn)有的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的硅管芯片100上(圖1所示),接CLKIN管腳的時鐘管理器10的輸出外接到一個頻率/電壓轉(zhuǎn)換器16;頻率/電壓轉(zhuǎn)換器16與一個外接的電壓比較器17連接;電壓比較器17又與硅管芯片100上的參考電壓、電流產(chǎn)生器15相連,所述的電壓比較器17將頻率/電壓轉(zhuǎn)換器16的輸出電壓與參考電壓、電流產(chǎn)生器15的參考電壓比較后判斷出頻率的高低;電壓比較器17將判斷的結(jié)果送到硅管芯片100上的芯片狀態(tài)機(jī)CSM10;芯片狀態(tài)機(jī)CSM10記錄電壓比較器17的判斷結(jié)果,并控制時鐘管理器的分頻系數(shù)。
因為f1、f2和f3的比值是固定的,即f1∶f2∶f3=2∶3∶4,因此我們能夠容易地對CLKIN分頻,以使得輸入頻率相對于頻率檢測器來說是固定的(也就是比較器參考電壓固定),但仍可以作出相同三個頻率范圍的判斷。
本發(fā)明的采樣頻率自動檢測器判斷頻率范圍的順序如下1、芯片狀態(tài)機(jī)CSM10設(shè)定時鐘管理器11的分頻系數(shù)為2n,其中n是一個固定的常數(shù),使CLKIN經(jīng)時鐘管理器10產(chǎn)生采樣頻率為CLKIN/2n,頻率/電壓轉(zhuǎn)換器16將此頻率轉(zhuǎn)化為電壓。
2、由電壓比較器17對頻率/電壓轉(zhuǎn)換器16的輸出電壓與參考電壓、電流產(chǎn)生器15的參考電壓比較后判斷CLKIN是高于還是低于f1,f1=256×50KHz/(1-d%),其中d%是受PVT影響的值。
3、芯片狀態(tài)機(jī)CSM10記錄上述CLKIN對于f1的判斷結(jié)果。
4、芯片狀態(tài)機(jī)CSM10設(shè)定時鐘管理器11的分頻系數(shù)為3n,與上述判斷流程相同,繼續(xù)判斷此時CLKIN的頻率。
5、由電壓比較器17判斷CLKIN是高于還是低于f2,f2=384×50KHz/(1-d%),其中d%是受PVT影響的值。
6、芯片狀態(tài)機(jī)CSM10記錄上述CLKIN對于f2的判斷結(jié)果。
7、芯片狀態(tài)機(jī)CSM10設(shè)定時鐘管理器11的分頻系數(shù)為4n,與上述判斷流程相同,繼續(xù)判斷此時CLKIN的頻率。
8、由電壓比較器17判斷CLKIN是高于還是低于f3,f3=256×100KHz/(1-d%),其中d%是受PVT影響的值。
9、芯片狀態(tài)機(jī)CSM10記錄上述CLKIN對于f3的判斷結(jié)果。
10、根據(jù)硅管芯片100上的CLKIN和LRCK的值,由時鐘管理器11自動測試得到CLKIN/LRCK比率是128,或是192,或是256,或是384,或是512。
11、根據(jù)上面的表二,此時芯片狀態(tài)機(jī)CSM10就判斷出用戶所用的工作模式是單倍速SS,或是雙倍速DS,或是四倍速Q(mào)S。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到,以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明,而并非用作為對本發(fā)明的限定,只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi),對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣頻率自動檢測器,所述的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器在一個硅管芯片上,主要由以下模塊組成芯片狀態(tài)機(jī)CSM,接SDATA,SCLK,LRCK管腳的音頻串行口,串行控制端口,音量控制單元,去加重/插值濾波器,多位∑-Δ調(diào)節(jié)器DSM與動態(tài)元件匹配單元DEM,輸出放大低通濾波器,開關(guān),零檢測器/消音控制器,參考電壓、電流產(chǎn)生器以及接CLKIN管腳的時鐘管理器,其特征在于所述的采樣頻率自動檢測器的結(jié)構(gòu)為在所述的的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的硅管芯片上,接CLKIN管腳的時鐘管理器的輸出外接到一個頻率/電壓轉(zhuǎn)換器;所述的頻率/電壓轉(zhuǎn)換器與一個外接的電壓比較器連接;所述的電壓比較器是與所述的硅管芯片上的參考電壓、電流產(chǎn)生器相連,所述的電壓比較器將頻率/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與參考電壓、電流產(chǎn)生器的參考電壓比較后判斷出頻率的高低;所述的電壓比較器將判斷的結(jié)果送到所述的硅管芯片上的芯片狀態(tài)機(jī)CSM;所述的芯片狀態(tài)機(jī)CSM記錄所述的電壓比較器的判斷結(jié)果,并控制所述的時鐘管理器的分頻系數(shù)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣頻率自動檢測器的使用方法,其特征包括步驟1,芯片狀態(tài)機(jī)CSM設(shè)定時鐘管理器的分頻系數(shù)為2n,其中n是一個固定的常數(shù),使CLKIN經(jīng)時鐘管理器產(chǎn)生采樣頻率為CLKIN/2n,頻率/電壓轉(zhuǎn)換器將此頻率轉(zhuǎn)化為電壓;步驟2,由電壓比較器對頻率/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與參考電壓、電流產(chǎn)生器的參考電壓比較后,判斷CLKIN是高于還是低于頻率f1,f1=256×50KHz/(1-d%),其中d%是受PVT影響的值;步驟3,芯片狀態(tài)機(jī)CSM記錄上述CLKIN對于頻率f1的判斷結(jié)果;步驟4,芯片狀態(tài)機(jī)CSM設(shè)定時鐘管理器的分頻系數(shù)為3n,與上述判斷流程相同,繼續(xù)判斷此時CLKIN的頻率;步驟5,由電壓比較器判斷CLKIN是高于還是低于頻率f2,f2=384×50KHz/(1-d%),其中d%是受PVT影響的值;步驟6,芯片狀態(tài)機(jī)CSM記錄上述CLKIN對于頻率f2的判斷結(jié)果;步驟7,芯片狀態(tài)機(jī)CSM設(shè)定時鐘管理器的分頻系數(shù)為4n,與上述判斷流程相同,繼續(xù)判斷此時CLKIN的頻率;步驟8,由電壓比較器判斷CLKIN是高于還是低于頻率f3,f3=256×100KHz/(1-d%),其中d%是受PVT影響的值;步驟9,芯片狀態(tài)機(jī)CSM記錄上述CLKIN對于頻率f3的判斷結(jié)果;步驟10,根據(jù)硅管芯片上的CLKIN和LRCK的值,由時鐘管理器自動測試得到CLKIN/LRCK比率是128,或是192,或是256,或是384,或是512;步驟11,根據(jù)下表,此時,芯片狀態(tài)機(jī)CSM就判斷出用戶所用的工作模式是單倍速SS,或是雙倍速DS,或是四倍速Q(mào)S表
全文摘要
一種音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣頻率自動檢測器及其使用方法,在音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的硅管芯片上,接CLKIN管腳的時鐘管理器的輸出外接到一個頻率/電壓轉(zhuǎn)換器,再與一個外接的電壓比較器連接,電壓比較器將頻率/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與硅管芯片上的參考電壓、電流產(chǎn)生器的參考電壓比較后判斷出頻率的高低,再將判斷的結(jié)果送硅管芯片上的芯片狀態(tài)機(jī)CSM,芯片狀態(tài)機(jī)CSM記錄所述的電壓比較器的判斷結(jié)果,并控制所述的時鐘管理器的分頻系數(shù)。本發(fā)明不必用專用管腳來設(shè)定采樣頻率的速度模式,也不必通過微控制器寫入DAC來設(shè)定速度模式,而是采用自動檢測采樣頻率的方法判別用戶所用的工作模式,降低了音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品的制造成本。
文檔編號H03M3/02GK1612484SQ20031010829
公開日2005年5月4日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者林坤, 於清, 郝俊, 張利剛, 卞杰人, 王燕 申請人:上海芯華微電子有限公司