专利名称：数模转换器中的数字软开关及其使用方法
技术领域：
本发明涉及适用于音频数模转换(DAC)领域，尤其是指一种数模转换器中的数字软开关及其使用方法。
(2)背景技术∑-Δ数据转换技术是一项广泛应用于高精度音频数模转换的技术。利用∑-Δ数据转换技术的音频数模转换器DAC在一硅管芯片100上(参见图1)，主要由以下模块组成包括芯片状态机CSM10，接SDATA、SCLK、LRCK管脚的音频串行口1，接SDM1/SPI_CLK/SCL、SDM0/SPI_DIN/SDA、DEM0/SPI_CSn/ADR0管脚的串行控制端口12，二个音量控制单元2、6，二个去加重/插值滤波器3、7，二个多位∑-Δ调节器DSM与动态元件匹配单元DEM4、8，接输出AOUTL、AOUTR管脚的二个输出放大低通滤波器(本实施例中用模拟开关电容滤波器SCF)5、9，接PDNn管脚的开关14，接MUTE管脚的零检测器/消音控制器13，接CLKIN管脚的时钟管理器/采样率检测器11以及VDD管脚和接地的GND管脚。其中芯片状态机CSM10控制着芯片正常和省电两种模式转换的开关程序。
音频串行口1从SDATA、SCLK、LRCK管脚接收许多格式的串行音频信号，从SDATA管脚接收串行数据并转化为并行格式。
串行控制端口12从SDM1/SPI_CLK/SCL、SDM0/SPI_DIN/SDA、DEM0/SPI_CSn/ADR0管脚设置各种工作模式。
音量控制单元2能够用一种可控方式衰减输入的音频数据。
去加重/插值滤波器3、7以及多位∑-Δ调节器DSM和动态元件匹配单元DEM4、8把高分辨率(典型值是16位到24位)、低采样频率(典型值是8KHz到200KHz)的输入数据转化为低分辨率(典型值是1位到6位)、高采样频率(典型值是输入频率的32到128倍)的数字信号。
输出放大低通滤波器SCF5、9把上述低分辨率、高采样频率的数字信号转化为模拟信号，从AOUTL、AOUTR管脚输出。
参见图2，图2是音频数模转换器DAC的输出示意图。
音频数模转换器DAC的模拟信号从AOUTL、AOUTR管脚输出，一般是驱动有源或无源后置滤波器15、17，再输入到播放器16、18。目前商用DAC存在的一个普遍问题是，在正常和省电工作的转换过程中，DAC发出滴答的噪音。所以，在正常和省电工作的转换过程中，目前商用DAC不是无法控制就是控制不好模拟输出电压。对于这些DAC器件，在模拟输出端存在电压跳变，从而在播放器的输入端存在输入电压跳变，导致在正常和省电工作的转换过程中，产生滴答的噪音。
(3)发明内容本发明的目的是，提出一种新的数控方案，可以用来解决音频数模转换器DAC在正常和省电模式工作的转换过程中的噪音问题的一种数模转换器中的数字软开关及其使用方法。
本发明的目的是这样实现的一种数模转换器中的数字软开关，所述的音频数模转换器DAC是硅管芯片，包括芯片状态机CSM，，音频串行口，串行控制端口，二个音量控制单元，二个去加重/插值滤波器，二个多位∑-Δ调节器DSM与动态元件匹配单元DEM，二个输出放大低通滤波器SCF，接PDNn管脚的开关，零检测器/消音控制器以，时钟管理器/采样率检测器，其中所述的接PDNn管脚的开关为数字软开关，所述的数字软开关是这样设置的在所述的音频数模转换器DAC的硅管芯片上，用户音频数据和最大负信号切换输入到一选择器；所述的选择器的输出信号送到所述的二个音量控制单元，进行0-N分贝衰减；所述的二个音量控制单元既受所述的芯片状态机CSM的控制，又将信号反馈到芯片状态机CSM；所述的芯片状态机CSM利用二个音量控制单元的反馈信号去控制所述的选择器的信号切换；所述的串行控制端口控制所述的二个音量控制单元的衰减值缓变速度和用户音量；所述的二个音量控制单元的信号输出到对应的所述的二个去加重/插值滤波器、多位∑-Δ调节器与动态元件匹配单元以及输出放大低通滤波器。
一种如上述数模转换器中的数字软开关的使用方法，所述的数字软开关的使用方法是指在数模转换器DAC的正常和省电模式工作过程转换中的使用方法，其特征在于(1)从省电到正常工作过程转换中的使用时序如下步骤1、芯片状态机CSM接收到正常工作的电信号，例如，接数字软开关的PDNn管脚设到高电平；步骤2、芯片状态机CSM选择最大负信号，输入到音量控制单元，强制输出放大低通滤波器的模拟输出电压为地电位0V；步骤3、CSM设定音量控制的衰减值为N分贝；步骤4、音量控制单元衰减值从0分贝缓变至N分贝，通过串行控制端口来控制该缓变速度；步骤5、音量控制单元发送反馈信号到芯片状态机CSM，表明衰减值已达到N分贝，这时，所述的模拟输出电压缓变到共模电压值；步骤6、芯片状态机CSM选择用户的音频数据，送到音量控制端，并且设定音量控制为用户设定的音量；步骤7、音量控制缓变到用户设定的音量，接收用户音频数据，通过串行控制端口来控制该缓变速度；步骤8、从省电到正常工作过程的转换时序结束；(2)从正常到省电工作过程转换中的使用时序如下步骤1、芯片状态机CSM收到省电工作信号，例如，接数字软开关PDNn管脚设到低电平；步骤2、芯片状态机CSM控制音量控制单元，记录上次用户音频数据，并且在省电工作时序中保持这个值；步骤3、芯片状态机CSM设定音量控制单元的衰减值为N分贝。
步骤4、音量控制单元衰减值从用户设定缓变至N分贝，通过串行控制端口来控制该缓变速度；步骤5、音量控制单元发送反馈信号到芯片状态机CSM，表明衰减值已达到N分贝，这时，模拟输出电压变到共模电压值；步骤6、芯片状态机CSM选择最大负信号送入音量控制单元，并且设定音量控制单元的衰减值为0dB；步骤7、音量控制衰减值从N分贝缓变至0分贝，通过串行控制端口来控制该缓变速度；步骤8、音量控制单元发送反馈信号到芯片状态机CSM，表明衰减值已达到0分贝，这时，模拟输出电压变到地电位0V，即为下次正常工作的开始电压；步骤9、芯片状态机CSM完成从正常到省电工作过程的转换时序，保持省电状态，直到下次接收正常工作电源信号。
本发明的效果本发明的数模转换器中的数字软开关及其使用方法，可以解决音频数模转换器DAC模拟输出端存在电压跳变的问题，从而可以解决音频数模转换器DAC在正常和省电模式工作过程的转换中的噪音问题。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
(4)
图1为音频数模转换器DAC产品的结构示意图；图2为一个16管脚SOIC脉冲编码调制的音频数模转换器DAC的输出示意图；图3为本发明的结构设置方块图。
(5)具体实施方式
下面结合附图对本发明的数模转换器中的数字软开关及其使用方法的实施方式作详细说明。
一种用数字软开关的新的数控方案可以来解决DAC正常和省电模式工作的转换过程中的噪音问题。
一种音频数模转换器DAC是硅管芯片100，包括芯片状态机CSM10，音频串行口1，串行控制端口12，二个音量控制单元2、6，二个去加重/插值滤波器3、7，二个多位∑-Δ调节器DSM与动态元件匹配单元DEM4、8，二个输出放大低通滤波器SCF5、9，接PDNn管脚的开关14，零检测器/消音控制器11，时钟管理器/采样率检测器11，其中所述的接PDNn管脚的开关14为数字软开关。
参见图3，所述的数字软开关14是这样设置的在所述的音频数模转换器DAC的硅管芯片100上，用户音频数据和最大负信号切换输入到一选择器19；所述的选择器19的输出信号送到所述的二个音量控制单元2、6，进行0-N分贝衰减，其中N为20-1000之间的任一数值，本实施例中N设为96；所述的音量控制单元2、6既受所述的芯片状态机CSM10的控制，又将信号反馈到芯片状态机CSM10；所述的芯片状态机CSM10利用音量控制单元2、6的反馈信号去控制所述的选择器19的信号切换；所述的串行控制端口12控制所述的音量控制单元2、6的衰减值缓变速度和用户音量；所述的音量控制单元2、6的信号分别输出到所述的二个去加重/插值滤波器3、7，二个多位∑-Δ调节器与动态元件匹配单元4、8以及二个输出放大低通滤波器5、9(本实施例用模拟开关电容滤波器)。由于图1中已示出了音频数模转换器DAC的硅管芯片100上的各部件连系的机构图，所以在图3中的二个音量控制单元2、6，二个多位∑-Δ调节器3、7与动态元件匹配单元4、8以及二个输出放大低通滤波器5、9分别用一个音量控制单元，一个多位∑-Δ调节器与动态元件匹配单元以及一个输出放大低通滤波器表示。
下面详细描述数字软开关的工作过程。
在省电到正常工作过程的转换中，一个最大的负的数字信号驱动音量控制单元2、6，音量控制单元2、6的初始设置是0dB衰减，因此这个大的反向数字信号能够驱动模拟输出达到地电位(0伏)。然后，芯片状态机CSM10控制音量控制单元逐渐加大衰减，直至它的输出信号接近于0，驱动模拟输出电压达到共模电压值(典型值是输入电源电压的一半)。一旦模拟输出达到共模工作电压，音量控制单元2、6的反馈信号使芯片状态机CSM10去控制音量控制单元2、6的输入切换到音频串行口1，接收用户的音频数据。同时，音量控制单元2、6逐渐减小衰减直到用户设定值。
在正常到省电工作过程的转换中，首先，音量控制单元2、6的输入被设定到上次音频串行口1的输出值，然后从用户设定值向最大衰减逐渐增加。在这过程中，模拟输出将会被平滑驱动到共模电压。当模拟输出达到共模值时，音量控制单元2、6的反馈信号使芯片状态机CSM10去控制音量控制单元2、6的输入端切换到一个大的负的数字信号，这时，由于音量控制单元2、6有大的衰减，模拟输出仍然工作在共模方式。然后，音量控制单元2、6逐渐减少衰减直至0分贝(0dB)。这样就强制音量控制单元2、6的输出数字信号从接近0缓变到一个非常大的反相数字信号，因而驱动模拟输出从共模输出电压变化到地电位。这种状态维持到下一次正常工作时，模拟输出再从地电平平滑的变化到共模电压值。
本发明从省电到正常工作过程的转换中的使用时序如下步骤1、芯片状态机CSM10接收到正常工作电信号，例如，接数字软开关14的PDNn管脚设到高电平。
步骤2、芯片状态机CSM10选择最大负信号，输入到音量控制单元2、6，强制输出放大低通滤波器(模拟开关电容滤波器)5、9的模拟输出电压为地电位(0V)。
步骤3、CSM10设定音量控制的衰减值为N分贝(N为20-1000)，如上所述，本实施例中N设为96。
步骤4、音量控制单元2、6衰减值从0分贝缓变至96分贝，用户可以通过串行控制端口12来控制缓变速度，典型的缓变速度是每0.5分贝从串行口输入。
步骤5、音量控制单元2、6发送反馈信号到芯片状态机CSM10，表明衰减值已达到96分贝，这时，所述的模拟输出电压缓变到共模电压值。
步骤6、芯片状态机CSM10选择用户的音频数据，送到音量控制单元2、6，并且设定音量控制为用户设定的音量。
步骤7、音量控制缓变到用户设定的音量，接收用户音频数据，用户可以通过串行控制端口来控制变化速度，典型的缓变速度是每0.5分贝从串行口输入。
步骤8、从省电到正常工作过程的转换时序结束。
本发明从正常到省电工作过程的转换中的使用时序如下步骤1、芯片状态机CSM10收到省电工作信号，例如，接数字软开关14的PDNn管脚设到低电平。
步骤2、芯片状态机CSM10控制音量控制单元2、6，记录上次用户音频数据，并且在省电工作时序中保持这个值。
步骤3、芯片状态机CSM10设定音量控制单元2、6的衰减值N(N为20-1000)，本实施例N为96dB。
步骤4、音量控制单元2、6衰减值从用户设定缓变至96分贝，用户可以通过串行控制端口12来控制缓变速度，典型的缓变速度是每0.5分贝从串行口输入。
步骤5、音量控制单元2、6发送反馈信号到芯片状态机CSM10，表明衰减值已达到96分贝，这时，模拟输出电压变到共模电压值。
步骤6、芯片状态机CSM10选择最大负信号送入音量控制单元2、6，并且设定音量控制单元2、6的衰减值为0分贝。
步骤7、音量控制衰减值从96分贝缓变至0分贝。用户可以通过串行控制端口12来控制缓变速度，典型的缓变速度是每0.5分贝从串行口输入。
步骤8、音量控制单元2、6发送反馈信号到芯片状态机CSM10，表明衰减值已达到0分贝，这时，模拟输出电压变到地电位0V，即为下次正常工作的开始电压。
步骤9、芯片状态机CSM10完成从正常到省电工作过程的转换时序，保持省电状态，直到下次接收正常工作电源信号。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种数模转换器中的数字软开关，所述的音频数模转换器DAC是硅管芯片，包括芯片状态机CSM，，音频串行口，串行控制端口，二个音量控制单元，二个去加重/插值滤波器，二个多位∑-Δ调节器DSM与动态元件匹配单元DEM，二个输出放大低通滤波器SCF，接PDNn管脚的开关，零检测器/消音控制器，时钟管理器/采样率检测器，其特征在于所述的接PDNn管脚的开关为数字软开关，所述的数字软开关是这样设置的在所述的音频数模转换器DAC的硅管芯片上，用户音频数据和最大负信号切换输入到一选择器；所述的选择器的输出信号送到所述的二个音量控制单元，进行0-N分贝衰减；所述的二个音量控制单元既受所述的芯片状态机CSM的控制，又将信号反馈到芯片状态机CSM；所述的芯片状态机CSM利用二个音量控制单元的反馈信号去控制所述的选择器的信号切换；所述的串行控制端口控制所述的二个音量控制单元的衰减值缓变速度和用户音量；所述的二个音量控制单元的信号分别输出到对应的所述的二个去加重/插值滤波器、多位∑-Δ调节器与动态元件匹配单元以及输出放大低通滤波器。
2.如权利要求1所述的数模转换器中的数字软开关，其特征在于所述的音量控制单元对信号进行0-N分贝衰减，其中的N是指20-1000的数值。
3.一种如权利要求1所述的数模转换器中的数字软开关的使用方法，所述的数字软开关的使用方法是在数模转换器DAC的正常和省电模式工作过程转换中的使用方法，其特征在于(1)从省电到正常工作过程转换中的使用时序如下步骤1、芯片状态机CSM接收到正常工作的电信号，例如，接数字软开关的PDNn管脚设到高电平；步骤2、芯片状态机CSM选择最大负信号，输入到音量控制单元，强制输出放大低通滤波器的模拟输出电压为地电位0V；步骤3、CSM设定音量控制的衰减值为N分贝；步骤4、音量控制单元衰减值从0分贝缓变至N分贝，通过串行控制端口来控制该缓变速度；步骤5、音量控制单元发送反馈信号到芯片状态机CSM，表明衰减值已达到N分贝，这时，所述的模拟输出电压缓变到共模电压值；步骤6、芯片状态机CSM选择用户的音频数据，送到音量控制端，并且设定音量控制为用户设定的音量；步骤7、音量控制缓变到用户设定的音量，接收用户音频数据，通过串行控制端口来控制该缓变速度；步骤8、从省电到正常工作过程的转换时序结束；(2)从正常到省电工作过程转换中的使用时序如下步骤1、芯片状态机CSM收到省电工作信号，例如，接数字软开关PDNn管脚设到低电平；步骤2、芯片状态机CSM控制音量控制单元，记录上次用户音频数据，并且在省电工作时序中保持这个值；步骤3、芯片状态机CSM设定音量控制单元的衰减值为N分贝。步骤4、音量控制单元衰减值从用户设定缓变至N分贝，通过串行控制端口来控制该缓变速度；步骤5、音量控制单元发送反馈信号到芯片状态机CSM，表明衰减值已达到N分贝，这时，模拟输出电压变到共模电压值；步骤6、芯片状态机CSM选择最大负信号送入音量控制单元，并且设定音量控制单元的衰减值为N分贝；步骤7、音量控制衰减值从N分贝缓变至0分贝，通过串行控制端口来控制该缓变速度；步骤8、音量控制单元发送反馈信号到芯片状态机CSM，表明衰减值已达到0分贝，这时，模拟输出电压变到地电位0V，即为下次正常工作的开始电压；步骤9、芯片状态机CSM完成从正常到省电工作过程的转换时序，保持省电状态，直到下次接收正常工作电源信号。
4.如权利要求3所述的数模转换器中的数字软开关的使用方法，其特征在于所述的音量控制单元的衰减值是通过串行控制端口来控制缓变衰减速度而定。
5.如权利要求3所述的数模转换器中的数字软开关的使用方法，其特征在于所述的音量控制单元衰减值从0分贝缓变至N分贝，其中的N是指20-1000的数值。
全文摘要
一种数模转换器中的数字软开关及其使用方法，数字软开关的设置在音频数模转换器的硅管芯片上，用户音频数据和最大负信号切换输入到选择器；选择器的输出信号送到音量控制单元，进行衰减；音量控制单元既受芯片状态机CSM的控制，又将信号反馈到CSM；CSM利用音量控制单元的反馈信号去控制选择器的信号切换；串行控制端口控制音量控制单元的衰减值缓变速度和用户音量；音量控制单元的信号输出到所述的去加重/插值滤波器，多位∑－Δ调节器与动态元件匹配单元以及输出放大低通滤波器。本发明解决了音频数模转换器模拟输出端存在电压跳变的问题，从而可以解决音频数模转换器在正常和省电模式工作过程转换中的噪音问题。
文档编号H03M1/66GK1604479SQ03151438
公开日2005年4月6日 申请日期2003年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者林坤, 王燕, 於清 申请人:上海芯华微电子有限公司