CS5381是CirrusLogic公司推出120 dB、192 kHz高性能24 bit立體聲模數(shù)轉換芯片。CS5381可工作在主、從兩種模式下。模式選擇可通過管腳2 (M /S)來進行，本設計工作在主模式。CS5381采樣率可以通過MD IV、M0和M1這3個管腳邏輯電平控制，主時鐘選擇可以根據(jù)所選的采樣頻率和MD IV引腳作選擇。本設計中選擇的是48 kHz單倍速采樣率，采用12. 288MHz有源晶振做時鐘源。CS5381轉換結果是24位補碼形式串行數(shù)據(jù)，且左右通道交替輸出，可用LRCK高低電平來進行區(qū)分。輸出數(shù)據(jù)有兩種格式即左對齊和I2S格式，本設計采用I2S格式。

　　數(shù)字音頻的格式編碼與發(fā)送由Cirrus Logic公司的數(shù)字音頻發(fā)射器CS8406完成。CS8406可支持192kHz采樣率，并滿足下一代音頻格式，可接收和編碼音頻和數(shù)字數(shù)據(jù)，再經(jīng)過多路復用和編碼后，將其傳送至電纜/光纖接口處。

　　器件的工作模式選為硬件模式(H /S = 1) ，輸入數(shù)據(jù)格式為I2S ( SFMT1 = 0， SFMT0 = 1 ) ，主時鐘頻率OMCK選為256 ×FS (HWCK1 = 1， HWCK0 = 1) 。IL2RCK、ISCLK、SD IN是來自CS5381的左右時鐘信號、串行時鐘信號和音頻數(shù)據(jù); TXN、TXP是串行數(shù)據(jù)輸出端，通過這兩個引腳發(fā)送出編碼好了的AES/EBU 格式數(shù)據(jù)。

3. 3　接收端電路設計

　　接收端電路我們選用與CS8406對應的數(shù)字音頻接收電路CS8416完成AES/EBU 格式音頻數(shù)據(jù)的接收和解碼，采用CS4397完成數(shù)字音頻信號至模擬信號的轉換，電路原理如圖3所示。

圖3接收端原理圖。

　　CS8416是業(yè)界領先的192 kHz數(shù)字音頻接收器，具有200 p s的極低抖動性能。CS8416接收和解碼數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的采樣頻率高達192 kHz，并采用一個極低的抖動時鐘恢復裝置，從進入的音頻流中產(chǎn)生一個清晰的恢復時鐘。一個8∶2輸入多路器允許多達8個數(shù)字音頻輸入源，多路器的第二輸出提供一個SPD IF直通特性，增添了系統(tǒng)靈活性。CS8416集成了壓縮音頻輸入流的自動檢測和CD - Q子碼解碼功能，并允許信號可選擇通往3個通用輸出(GPO)引腳。

　　工作在軟件模式下，在CS8416中可以同時接入8路數(shù)字音頻信號，當SDOUT對地接47 kΩ 電阻時，器件工作在硬件模式下，此時RXP4、RXP5、RXP6、RXP7將工作在第二功能下，用它們來設置所選定RXP0、RXP1、RXP2、RXP3做為接收引腳。在本設計中接收端只有一路合成的左右聲道數(shù)字音頻信號，所以我們選擇RXP0和RXN做為接收引腳(相應的設置RXP4= 0 RXP5 = 0) ，其他不用的接收引腳懸空; AD0是信號接收確認引腳，它連接一個發(fā)光二極管，當沒有接收到信號時，發(fā)光二極管亮，接收到信號時，發(fā)光二極管滅。OLRCK、OSCLK、SDOUT是在AES/EBU數(shù)據(jù)中提取出來的左右時鐘信號、串行時鐘信號和音頻數(shù)據(jù)。

　　AUD IO是非音頻數(shù)據(jù)流指示引腳，也是輸入數(shù)據(jù)格式選擇位SFSEL1; C (19腳)是通道狀態(tài)指示位，也是輸入數(shù)據(jù)格式選擇位SFSEL0。這兩個引腳通過47kΩ電阻接地或接高電平可以決定輸出數(shù)據(jù)的格式。圖3中接法選擇的是I2S 24 bit數(shù)據(jù)格式。U為用戶數(shù)據(jù)位，通過47 kΩ 電阻接地，選擇恢復主時鐘頻率MRCK為256 ×FS。

　　CS4397是Cirrus Logic公司推出一種完善的高品質24位48 /96 /192千赫立體聲數(shù)字至模擬轉換芯片。

　　圖中CS4397的LRCK、SCLK、SDATA分別是左右時鐘信號、串行時鐘信號和音頻數(shù)據(jù)引腳，直接與數(shù)字音頻接收電路CS8416相應引腳相接，用于接收解碼后的數(shù)字音頻信號。C /H引腳接低電平是器件工作在硬件模式。M4～M0引腳用于設置采樣頻率及輸入數(shù)據(jù)格式，圖中接法選擇48 kHz單速度采樣頻率和I2S24bit數(shù)據(jù)格式輸入。A INL +、A INL - 、A INR +、A INR- 分別是D /A轉換后的左右聲道同相信號和反相信號的輸出端，連接到由NE5532組成的低通濾波電路，濾除20 kHz以上的高頻分量。

　　3. 4　傳輸介質

　　如前所述，傳輸數(shù)字音頻信號主要有以下4種方式:雙絞屏蔽線電纜傳輸、同軸電纜傳輸、光纖傳輸以及無線傳輸。前3種方式是AES/EBU建議的標準傳輸方式，無線傳輸可以使用調頻或專用的數(shù)字微波信道，如使用PDH數(shù)字微波E1接口。但由于E1接口和AES/EBU標準的傳送速率不一致，需要對AES/EBU數(shù)字音頻信號進行碼速調整，使之適合于E1接口。

　　目前數(shù)字音頻傳輸還有一種新的方式，利用音頻嵌入技術通過電視信道傳送，也就是將數(shù)字音頻信號插人到視頻信號的行、場同步脈沖(行、場消隱)期間與數(shù)字分量視頻信號同時傳輸。音頻嵌入技術可以使以往必須分開傳送的音頻和視頻信號合并到一個視頻通道中傳輸，從而大大簡化演播室中音視頻互聯(lián)所需放大、切換處理設備，并可實現(xiàn)音頻和視頻的同步傳輸與播放，這也是數(shù)字音頻在數(shù)字電視領域的一種重要應用。

4 系統(tǒng)測試與結論

　　圖4是數(shù)字音頻發(fā)送器與接收器實物圖。發(fā)送端與接收端采用同軸電纜相連，使用惠普HP8903B音頻測試儀對整個傳輸系統(tǒng)進行測試，測得主要技術指標如下:

圖4　數(shù)字音頻發(fā)送器與接收器電路實物圖。

　　(1) 頻率響應: 20～20 kHz內不平坦度 ±0. 1 dB。

　　(2) 信噪比:全頻域范圍內>90 dB， 1 kHz時>94 dB。

　　(3) 失真度: 0. 1%。

　　(4) 動態(tài)范圍: >90 dB。

　　目前，該數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)已經(jīng)在某廣播電臺使用，通過E1接口接入PDH數(shù)字微波，替代原有的模擬音頻系統(tǒng)，性能穩(wěn)定，效果顯著。該數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)在市、縣一級廣播電視播出傳輸設備及相關的擴聲系統(tǒng)數(shù)字化改造中必將得到進一步廣泛的應用。