專利名稱：數字聲多取樣頻率轉換器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數字聲音領域的信號處理裝置，更確切地說是涉及一種數字聲音多取樣頻率轉換器。
隨著數字化時代的到來，數字產品的應用越來越廣泛。當今在數字聲音廣播、數字演播室中均使用大量數字設備，但數字聲音廣播DAB(Digital AudioBroadcasting)的取樣頻率為32KHZ，而CD(DAT Digital Audio Tape)的取樣頻率為44.1KHZ，演播室的取樣頻率為48KHZ，由于取樣頻率均不同，因此在它們之間作節目交換時存在著頻率轉換問題。
傳統的作法是先將數字信號作D/A變換，再將模擬信號經A/D轉換為所需取樣碼率的信號。這種轉換大大降低了聲音的質量，還容易產生電信號雜波、噪聲，失去了數字聲的優越性。
本實用新型的目的是設計一種數字聲多取樣頻率轉換器，既可對數字聲信號進行多取樣頻率的轉換，又可具有為普通用戶接收的成本，可在DAB取樣頻率32KHZ、CD取樣頻率44.1KHZ和演播室取樣頻率48KHZ三個取樣頻率間作任意變換，以滿足實際應用的需要。
本實用新型以內插與碼率變換電路為主體，對各種數字信號進行頻率轉換，從而實現數字到數字的碼率轉換。
本實用新型的數字聲多取樣頻率轉換器，其特征在于包括順序連接的數字音頻輸入接口電路、取樣頻率變換處理電路及數字音頻輸出接口電路，和由輸出取樣頻率選擇輸入電路及時鐘振蕩器連接構成的取樣頻率時鐘發生電路，取樣頻率時鐘發生電路輸出分別連接取樣頻率變換處理電路及數字音頻輸出接口電路的時鐘端。
所述的取樣頻率變換處理電路是16位集成立體聲異步取樣頻率變換電路AD1893。
所述的數字音頻輸入接口電路是集成數字音頻接口電路CS8412；所述的數字音頻輸出接口電路是集成數字音頻接口電路CS8402。
所述的取樣頻率時鐘發生電路包括與數字聲廣播取樣頻率一致的32KHZ時鐘振蕩器、與CD唱盤取樣頻率一致的44.1KHZ時鐘振蕩器、與演播室取樣頻率一致的48KHZ時鐘振蕩器、分別與各時鐘振蕩器輸出連接的三態門及輸出取樣頻率選擇開關；輸出取樣頻率選擇開關公共端接地，輸出取樣頻率選擇開關的各選擇端分別連接各三態門的控制端，各三態門輸出并接。
下面結合實施例及附圖進一步說明本實用新型的技術
圖1、數字聲多取樣頻率轉換器原理框圖；圖2、圖1中取樣頻率時鐘發生電路實施電路圖；圖3、圖1中數字音頻接口及取樣頻率變換處理電路實施電路圖。
參見圖1、圖中11為數字音頻輸入接口電路，12為取樣頻率變換處理電路，13為數字音頻輸出接口電路，14為取樣頻率時鐘發生電路。數字音頻輸入接口電路11接收32KHZ或44.1KHZ或48KHZ等音頻信號，經對取樣頻率時鐘發生電路14輸出取樣頻率的選擇輸入，由數字音頻輸出接口電路13輸出32KHZ或44.1KHZ或48KHZ等數字音頻信號。
轉換器完全采用數字信號技術處理，避免了傳統轉錄過程中因數/模、模/數轉換而引入的噪聲及失真，從而保證了原有信號的動態范圍。轉換器用于專業級或民用級數字音頻設備之間的互連，可以解決節目轉錄時所需取樣頻率與源信號取樣頻率的不一致及兼容性等問題，并有了統一的數據格式，以便于存貯及處理。
參見圖2，為取樣頻率時鐘發生電路14的實施電路。
與非門U6A-U6C、U7A-U7C、U8A-U8C及其外圍元件分別連接構成三個時鐘振蕩器。U9A-U9C是三態門，其工作狀態受開關SW2控制，以選擇輸出取樣頻率。計數器U10A、U1DB分別輸出時鐘信號REF-CLK、OUT-BCLK、OUT-L/R至圖3中U3及U2的同名端(U3的5腳、6腳、7腳及U2的26、24腳)。反相器U12A至U12C、LED發光二極管D2至D4等連接構成顯示電路，顯示輸出取樣頻率的選擇狀態。該取樣頻率時鐘發生電路可提供3種輸出取樣頻率，分別為48KHZ、44.1KHZ和32KHZ，實施例穩定度可達10-9ppm。
參見圖3，為圖1中數字音頻輸入、輸出接口電路11、13及取樣頻率變換處理電路12的實施電路。其中，數字音頻輸入、輸出接口電路采用的是晶體半導體公司(crgstal semiconductor)的數字音頻接口芯片U1(CS8412-CP)、U3(CS8402A-CP)。這是一組專業性強、集成化程度高的數字音頻接口芯片，可以支持包括AES/EBU、IEC958、S/PDIF、EIAJ CP-340及國標在內的多種專業及民用格式的數字音頻信號格式，芯片內還集成了Rs-422接收器和驅動器，可以支持平衡及非平衡輸入輸出。圖中J1-1、J1-2、J1-3用于輸入一種數字音頻信號(32KHZ或441KHZ或48KHZ)，U1的DATA-RECV(26腳)、L/R-RECV(11腳)及BCLK-RECV(12腳)端分別連接U2的同名端(3、6、4腳)。U3的OUT-P(20腳)、OUT-N(17腳)及CBL～OUT(15腳)根據選擇開關SW2(圖2)的狀態輸出一種數字音頻信號(32KHZ或44.1KHZ或48KHZ)。圖中芯片U4(GAL16V8)的CA、CB、CC、CD(2、3、4、5腳)端分別與U1的同名端(5、4、3、2腳)連接，CON6-CON1(18至13腳)端分別與U3的同名端(14、13、3、4、1、12腳)連接，用于對數據信號進行格式化處理，以滿足數據結構標準。
取樣頻率變換處理電路12采用全數字的16位立體聲異步取樣頻率轉換芯片U2(AD1893，由模擬器件公司Analog Device出品)，AD1893芯片專用于解決數字音頻設備互連時的取樣頻率及兼容性問題。其基本原理是運用多速率數字信號處理技術，首先對輸入的數據信號進行內插，得到一時間分辨率為300皮秒(10-12)的極高取樣頻率的內部樣值序列，然后再對其進行減抽樣，以獲得所需取樣頻率的數據輸出。該芯片可進行8KHZ到56KHZ之間任意取樣頻率的輸入輸出信號轉換，比例范圍約1∶2至2∶1。內部處理時采用22位精度的系數及27位累加器，單位增益處理，因而保證了原有信號的動態范圍及幅度。由晶振x1產生的16MHZ信號送U2的2腳，U2的OUT-DATA(23腳)、VALIDITY(16腳)分別連接U3的同名端(8、9腳)。
本實用新型的數字聲音多取樣頻率轉換器以內插及碼率變換集成電路AD1893為主體，對各種數字信號進行頻率轉換，實現數字到數字的碼率轉換。全數字化變換，有絕對的可靠性，不易出現質量問題；本轉換器采用大規模集成電路，設計合理價格低廉，不僅可滿足專業用戶要求，也適合普通用戶使用；在數字聲領域如數字化演播室中應用數字聲多取樣頻率轉換器，極其方便地實現了數字聲廣播DAB、CD唱盤(DAT)及演播室三種不同碼率音頻設備之間的連接，可在三個取樣頻率間作任意變換。本轉換器的主要特點是使用全數字轉換，子帶濾波和內插式全數字轉換。
權利要求1.一種數字聲多取樣頻率轉換器，其特征在于包括順序連接的數字音頻輸入接口電路、取樣頻率變換處理電路及數字音頻輸出接口電路，和由輸出取樣頻率選擇輸入電路及時鐘振蕩器連接構成的取樣頻率時鐘發生電路，取樣頻率時鐘發生電路輸出分別連接取樣頻率變換處理電路及數字音頻輸出接口電路的時鐘端。
2.根據權利要求1所述的數字聲多取樣頻率轉換器，其特征在于所述的取樣頻率變換處理電路是16位集成立體聲異步取樣頻率變換電路AD1893。
3.根據權利要求1所述的數字聲多取樣頻率轉換器，其特征在于所述的數字音頻輸入接口電路是集成數字音頻接口電路CS8412；所述的數字音頻輸出接口電路是集成數字音頻接口電路CS8402。
4.根據權利要求1所述的數字聲多取樣頻率轉換器，其特征在于所述的取樣頻率時鐘發生電路包括與數字聲廣播取樣頻率一致的32KHZ時鐘振蕩器、與CD唱盤取樣頻率一致的44.1KHZ時鐘振蕩器、與演播室取樣頻率一致的48KHZ時鐘振蕩器、分別與各時鐘振蕩器輸出連接的三態門及輸出取樣頻率選擇開關；輸出取樣頻率選擇開關公共端接地，輸出取樣頻率選擇開關的各選擇端分別連接各三態門的控制端，各三態門輸出并接。
專利摘要本實用新型涉及一種數字聲多取樣頻率轉換器,應用于數字化演播室等數字聲領域中,用于解決節目轉錄時所需取樣頻率與源信號采樣率不一致及兼容性問題。包括數字音頻輸入接口、取樣頻率變換處理、數字音頻輸出接口和取樣頻率時鐘發生電路。實施電路以內插與碼率變換集成電路AD1893為主體,對各種數字信號進行頻率轉換,實現數字到數字的碼率轉換,如數字聲廣播、CD唱盤、演播室三種不同碼率數字音頻設備間的互連。全數字化變換可靠性高。
文檔編號H03M7/30GK2301013SQ9721625
公開日1998年12月16日 申請日期1997年6月2日 優先權日1997年6月2日
發明者周毅, 楊明 申請人:周毅