低采样率运行FOR BURR -BROWN
音频数据转换和编解码器
TM
由罗伯特·马丁和河合肇
用途
此应用程序公告描述了操作和perfor-
中的Burr-Brown的PCM数字音频产品时，曼斯
使用较低的采样频率。
通过用于数字 - 模拟（D / A）的后滤波滤波器
和模拟 - 数字（A / D）的抗混叠滤波。这些
过滤器是必需的，以便限制输出与输入
信号的带宽。
动态逻辑及其影响最小
采样率ΔΣ转换器
Δ-Σ数据转换器利用动态逻辑电路，
尤其是在他们的过采样数字滤波器部分。图 -
量1个和2示出的等效电路和晶体管级
电路图的一个动态逻辑寄存器。动态
φ
1
φ
2
介绍
对于大多数消费类音频应用中，客户使用
的Burr-Brown的PCM数字音频产品将在一个工作
标准的音频采样频率，例如44.1kHz时， 48kHz时
或96kHz的。然而，在一些应用中低
采样率或者是希望或需要。这些应用
系统蒸发散包括电脑音响，电话，对讲系统，
语音处理，视频电话和调制解调器。
对于这些应用，采样率从8kHz到22.05kHz时
是很常见的。
虽然的Burr-Brown集中的PCM设计工作
使用的采样频率，以获得特定性能
在32kHz-96kHz的范围内，最PCM产品可
支持采样率的同时实现接近低至4kHz的
典型的动态性能。下面的章节将
检查较低的采样频率工作，并perfor-
曼斯中的Burr-Brown的PCM产品，重点在
了解操作和性能上的限制，
以及电路设计方面的考虑，这些应用
系统蒸发散。
为Δ-Σ一般注意事项
数据转换器
对于Δ-Σ数据转换器，理论动态perfor-
曼斯由数字滤波器的性能给出
调制器和输出放大器部分。 Δ-Σ数据
转换器采用高采样率，如64F
S
或64个
次所需的采样速率。这种过采样的
数字滤波器和调制器部分自动地与跟踪
变化样本频率f
S
。整体表现
数字滤波器和调制器保持相对恒定
可使用的采样频率的范围内。
电路外部的数据转换器还影响
整体的动态性能。这些电路包括低
V
I
V
O
街乡
电容
动态注册的基本概念
图1.简单等效电路稳压动态
存器。
P沟道
CLK1
P沟道
P沟道
V
I
N沟道
N沟道
V
O
N沟道
CLK2
街乡
电容
图二，三极管的动态水平电路图
注册。
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授权或保证任何Burr-Brown产品用于生命支持设备和/或系统。
1999年的Burr-Brown公司
AB-148
美国印刷1999年5月
寄存器依赖于存储在寄生电容的电荷
tance和它们使用的时钟来传输所存储的
状态从输入到寄存器的输出。时钟
率直接相关，该转换器的采样速率。
与动态相关的寄生电容值
寄存器是非常小的。此外，还有漏电流
用寄存器中的MOS器件相关联，即使租
当它们被关闭。鉴于这些泄漏的影响
电流，电荷在电容器上只能保持一小
量的时间。由于用于动态的时钟
同的采样频率寄存器轨道，较低的采样
率转化为一个较长的贮存期。这反过来导
于存储的电荷量较大而由于耗散
漏电流。如果采样率变得过低，所以
多的电荷的耗散，这可能导致数据
错误和非功能性的行为。
表一显示的最小采样率的Burr-Brown公司
Δ-Σ数据转换器和编解码器。大多数可以操作
同的采样频率低到4kHz的，因
在前面描述的对 - 动态逻辑的局限性
图。该PCM1723和PCM1727可以在一个操作
16kHz时的最小采样频率时，由于限制
芯片上的锁相环（ PLL），用于将电路
产生的音频系统时钟。
采样频率（千赫）
(1,2)
产品
PCM1704
PCM1716
PCM1717
PCM1718
PCM1719
PCM1720
PCM1723
(3)
PCM1725
PCM1727
(3)
PCM1728
PCM1733
PCM1800
PCM3000
PCM3001
PCM3002
PCM3003
PCM3006
民
不适用
4
4
4
4
4
16
4
16
4
4
4
4
4
4
4
4
最大
768
96
48
48
48
96
96
96
96
96
96
48
48
48
48
48
48
最小采样速率符号极性
D / A转换器
登录幅度D / A转换器，如PCM1704 ，不
采用Δ-Σ转换技术和类似
传统的R-2R梯形的DAC 。这些转换器没有
具有低采样频率的限制，因为它们使用一个简单的
锁存串行接口，并采用无数字滤波或
过采样调制器电路。这些转换器可以
在利率下降到直流操作。欲了解更多信息，请参阅
该PCM1702的“停止时钟操作”部分
和PCM1704数据表。
数字和模拟滤波AT LOW SAM-
耦频率的
对于Δ-Σ数据转换器的频率响应
芯片上的数字内插和抽取滤波器是
由采样率中，f口授
S
，在通带和阻带
频率的变化f中跟踪
S
。由于过滤器再
sponse跟踪与取样频率，数字滤波器
仍然保持其特性，在较低的采样频率。
作为一个例子，图3示出了总的频率再
在PCM1716立体声中使用的内插滤波器的sponse
DAC 。使用该曲线图中，数字的频率响应
内插滤波器可为任何采样来确定
频率在4kHz的到96kHz范围。然而，使用RC
在输出级中使用连续时间模拟滤波器
的D / A转换器，以及在使用的输入抗混叠滤波器
的A / D变换器的输入端，有一个固定的频率响应
不跟踪用的采样频率。图4
显示的整体和通带频率响应
内部输出滤波器为D / A转换器。图5示出了
内部的整体和通带频率响应
抗混叠滤波器，我们的A / D转换器。
整体频率特性
（急剧的滚降）
0
–20
–40
振幅（分贝）
–60
–80
–100
–120
–140
–160
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
注： （ 1 ） AC规格不能保证在整个频率
范围内。 （ 2）最大采样频率是由内部的定时不限要求一
求。 （ 3 ）最小采样频率是由片上锁相环限制
循环。
表一，最小和最大采样频率
对于PCM产品。
频率（ X F
S
)
图3： PCM1716数字滤波器响应。
2
20
0
1
0.5
电平（ dB）的
–40
–60
电平（ dB）的
1
10
100
1k
10k
100k
1M
10M
–20
0
–0.5
–80
–100
登录频率（Hz ）
一。通带响应
–1
1
10
100
1k
10k
100k
登录频率（Hz ）
B 。总体响应
对DAC输出滤波器图4.频率响应。
抗混叠滤波器总体
频率响应（C
EXT
= 470pF的， 1000pF的）
470pF
–10
0.0
抗混叠滤波器的通带
频率响应（C
EXT
= 470pF的， 1000pF的）
470pF
0
0.2
振幅（分贝）
–20
振幅（分贝）
–0.2
–0.4
1000pF
–0.6
–0.8
–0.1
–30
1000pF
–40
–50
0
10
100
1k
10k
100k
1M
10M
频率（Hz）
0
10
100
1k
10k
100k
频率（Hz）
一。总体响应为PCM1800 ， PCM3000 ， PCM3001
B 。通带响应为PCM1800 ， PCM3000 ， PCM3001
抗混叠滤波器总体
频率响应
0
0.2
0.0
抗混叠滤波器的通带
频率响应
–10
振幅（分贝）
–20
振幅（分贝）
0
10
100
1k
10k
100k
1M
10M
–0.2
–0.4
–0.6
–0.8
–1.0
0
10
100
1k
10k
100k
–30
–40
–50
频率（Hz）
。总体响应为PCM3002 ， PCM3003 ， PCM3006
频率（Hz）
。通带响应为PCM3002 ， PCM3003 ， PCM3006
ADC抗混叠滤波器图5.频率响应。
3
图8示出了一个简单的2阶多反馈（MFB ）
有源滤波器的设计，可用于构建一个DAC的交
过滤器。多2阶段，以及简单的一号通
阶RC部分，可以通过级联创建高阶
根据需要，为了获得期望外的带滤波器
噪声性能对于给定的应用程序。然而，关心
设计更高阶的滤波器时，应采取
保持相位关系在某些音频应用的关键
系统蒸发散，如环绕声处理。请参阅Burr-
布朗申请公告AB -034更多细节顾及─
荷兰国际集团多反馈（ MFB ）及Sallen-Key滤波器有源滤波器
设计。
对于Δ-Σ A / D转换器，一个简单的单极RC
过滤器被用作抗混叠滤波器，由于高
所用的调制器电路的过采样率。对于
PCM1800 ， PCM3000和PCM3001 ，这个过滤器的COM
珍贵的两个片上电阻和一个外部电容，为
在图9中示出当与低采样速率工作时，
外部电容器的值应该被调整
为了安全地bandlimit输入信号。计算公式为
计算滤波器和determin-的截止频率
将必要的外部电容值对于一个给定的截止
频率也示于图9中的截止频率
本身是依赖于所希望的输入带宽为一
给定的应用。
R
2
R
1
V
IN
R
3
C
1
V
OUT
C
2
图8.二阶低通滤波器（多发性馈
回型） 。
C
EXT
470pF
C
IN
PL 22
21
C
IN
NL
1.0F
+
1
V
IN
L
30k
1k
(+)
Δ-Σ
调制器
1k
V
REF
2
(–)
4
+
4.7F
3
4.7F
+
2
REFCOM
V
REF
V
REF
1
1
4π （ 1kΩ的）C
EXT
1
4π （ 1kΩ的）F
CO
f
CO
=
C
EXT
=
图9.输入电路和滤波器PCM1800 ， PCM3000 ， PCM3001 。
5
QQ：2881677436 复制
