1 概述

    近年来，采用高分辨率的∑-Δ型数据转换器颇为流行。它的个突出优点是在1片混合信号CMOS大规模集成电路上实现了过采样与数字信号处理技术的结合。这一技术的显著优点：高精度高分辨率，其分辨率高达24位。目前，∑-Δ型的DAC可实现24位的数模转换，但是20位以上的DAC都是为音频系统服务的，如Analog公司的AD18系列、Burr-Brown和TI公司的PCM17系列、Crystal公司的CS4930等。这些半导体公司生产的高精度24位的DAC都是音频DAC芯片。这些芯片必须满足音频的采样频率、数据输入格式、声道选择等条件。这些条件的限制使得高分辨率的音频DAC只能应用于音频系统中，如果需要高精度的通用DAC作为软换器（例如：我们设计的高速高分辨率模数转换系统需要24位DAC作为校准的基准），只能在现有音频DAC基础上进行改造。通过外围电路扩展和程序设计，可实现通用DAC的时钟信号的改造、数据转换模式的改造、采用频率的改造等，满足通用DAC系统的要求。

    本文以Burr-Brown公司推出的PCM1748为例，说明音频DAC器件的改造方案。PCM1748是CMOS立体声集成电路。它采用TI公司的增强型多级∑-Δ结构和噪声整形技术，执着16～24位的工业标准音频数据以及三线串行控制端口操作，最高采样率可达100kHz。

    2 音频DAC的工作原理

    高分痃率音频DAC大都采用多级幅度量化高阶∑-Δ调制器结构中。这样，在实际应用中可以提高音频动态范围，减小时时钟抖动的敏感度，降低由此引发的失真；内置过采样的数字滤波器具有2种可供选择滚降特性：慢滚降和陡滚降。对于PCM1748，其内部是采用8级副度量化和4级噪声整形技术。8级调制器结构具有更的稳定性和抗抖动能力。过采样调制器和内插滤波器的采样率是64fs。图1是PCM1748的结构图。

    BCK：音频数据位时钟；
    DATA：音频数据输入；
    LRCK：左右声道音频数据的锁存；
    以上3个引脚都是数字逻辑，耐压能力5V。
    ML：模式控制锁存输入；
    MC：模式控制数据输入；
    SCK：系统时钟输入；

    ZEROL、ZEROR：左右声道零标志位；
    VDD、DGND：数字电源；
    VCC、AGND：模拟电源；
    VOUTL：VOUTR：左右声道模拟输出；
    VCOM：公共端。
    PCM1748在正常供电电源下，是通过串行接口来送入数据和进行控制的。它的串行接口包括音频三线同步串行接口和控制三线异步串行接口。

    音频串行接口包括LRCK、BCK、DATA。其中，BCK是串行音频位时钟。它的功能是将DATA上现有的数据通过此时钟作用送入音频接口的移位寄存器内，并且注意串行数据是在BCK的上升沿送入音频接口的。LRCK是串行音频接口在左/右声道数据字锁存时钟。它的功能是将数据锁存到接口内部的移位寄存器中。这里应当注意，无论BCK还是LRCK都应当与系统时钟SCK同步，因而最好LRCK和BCK应从系统时钟SCK获取。同时，LRCK与采样频率fs一致。BCK可选择为32、48或64倍的采样频率。PCM1748支持工业标准的音频数据格式，包括标准格式、I2S格式和左对齐格式。格式选择是通过控制寄存器来设置。所有格式都需要二进制补码，高位在前的音频数据，如图2所示左对齐格式及其操作时序。

    PCM1748具有用户可编程的模式控制。这些可控模式是通过串行控制口送入控制字来设置的。具体的可控模式功能有：软静噪、过采样率、DAC操作控制、音频数据格式、输出相位选择等。相应的寄存器认状态和控制寄存器地址、定义，可参考说明书。

    控制串行接口是通过对片上的模式寄存器进行编写来实现控制功能的。其中MD是串行数据输入，用来写模式寄存器；MC是串行位时钟，用来将数据控制口；ML是控制口的锁存时钟，是将控制字锁存到寄存器中。所有的串行控制口的写操作都是采用16位数据字，如图3所示。其中最高位为0；IDX[6～0]是标志位，它为写操作提供寄存器索引或地址，低7位D[7～0]是写放到该地址的寄存器数据值。图4表明这一写入时序。
通过串行口的正确控制及特定音频数据的输入，在音频特定采样频率及时钟控制下，再辅以必要的外围电源和输出电路，PCM1748就可以正常地进行音频数据转换了。

    3 将音频DAC改造为通用

    在保证音频DAC正常工作的前提下，将其改造成为通用型DAC的设计，要是要突破音频信号的数据格式和采样频率的限制，使其适应通用数