TLV32AC56/57音频信号处理器

    摘要：TLV320C56/57是美国TI公司生产的音频处理集成电路（VBAP），它的发送和接收通道采用独立的A/D和D/A，从而有效地克服了语音串扰问题，该产品有C、L两个系列，分别对应于不同的使用环境温度。片内集成有编译码电路、滤波器以及放大电路，可直接与话筒和扬声器接驳，其数字输入通道与所有的DSP兼容。时钟频率与CT2、PECT、GSM、PCS数据通信标准对应，适用于手提电话等通信设施。

    关键词：数字音频处理 发送 接收 TLV320AC56/57

1 概述

TLV320AC56/57音频处理集成电路（VBAP）内含发送和接收编译码电路以及发送、接收滤波器，可用于远距离语音通讯、数字信号处理、数字音频处理、数字信号测量等系统和领域。TLV320AC56/57的主要参数如下；

●电源电压Vcc:-0.3V～5.5V；

●输出信号电压（DOUT）：-0.3V～5.5V；

●输入信号电压（DIN）：-0.3V～5.5V；

●使用温度范围：后缀C为0～70℃

后缀I为-40～85℃；

●最大功率：1150mW；

●典型功耗：20mW。

TLV320AC56/57有DIP和PT两种封装形式，图1所示为其引脚排列图。

    TLV320AC56/57集成电路有压展和线性两种工作模式。在压展工作模式下，数据的发送和接收均为8位；在线性工作模式下，数据的发送和接收为16位，其中13位为信号数据，另3位用于衰减控制，也可填充三个“0”。

发送部分可直接与驻极体话筒接口，以将话筒信号送给缓冲放大器变固定电平信号，然后再经去噪后送给带通滤波器。在压展工作模式下，滤波器输出信号应送给压展A/D转换器。否则，信号传送给A/D转换器以进行线性转换。并将转换结构变成串行数据流从DOUT输出。

接收部分有压展和线性两个D/A转换器，分别用于转换从DIN输入的串行数据。所得的模拟信号送到隔离电容滤波器以滤除带外信号。滤波器同时提供（SinX）/X校正以使信号平滑。其输出信号将直接供给耳机放大器，该放大器的增益是可调的，并能提供低功耗的差分输出。

TLV320AC56/57内有一带隙高精度电源电路，可提供所有的参考电压，参考电压VMID等于Vcc/2，对放大电路和话筒偏置提供相当于1/2电平的虚地，另一参考电压可为MICBIAS提供话筒的电流偏置。图2是它的功能方框图。

2 引脚功能

下面是TLV320AC56/57的引脚功能说明。其中各引脚后的括号内分别是DIP-20和PT-48脚封装的引脚号，“×”表示该封装无此引脚。

AGND（×/34脚）：所有内部模拟电路地；

AVcc(×/4脚)：所有内部模拟线中的3V供电电源；

CLK（11/19脚）：时钟输入，在固定比特率的情况下，它可作为主时钟、发送和接收数据的时钟，在可变比特率条件下，CLK仅作主频时钟用；

DCLK（7/14脚）：固定或变比特率选择端。DCLK与VCC相连时，选择固定比特率模式；DCLK不与VCC相连时，选择可变比特率模式，这时，DCLK是接收数据时钟；

DGND（×/27脚）：所有数据线路的接地端；

DIN（8/15脚）：接收数据输入端，在固定比特率模式下，接收数据时钟频率的波形负波时，接收数据输入；

DOUT（13/21脚）：发送数据输出端，当发送数据时钟的正半波时发送数据；

DVCC（×/9脚）：所有内部数据线路的3V电源；

EARA（2/44脚）：耳机输出端，与EARB组成差分驱动输出（模拟信号输出）；

EARB（3/45脚）：耳机输出端，与EARA组成差分驱动输出（模拟信号输出）；

    EARGS（4/46脚）：耳机输出增益设置输入端，一个外部电阻电压分配网络联EARA和EARB两端，其电压分配比率决定着功率放大器的增益。当EARGS与EARB相连时，增益最大；EARGS与EARA连接时，增益最小。外接RC网络可校正耳机的频率响应；

EARMUTE（10/17脚）：耳机输出静音控制信号输入端，当EARMUTE为低电平时，输出放大器静止，无音频信号输出；

FSR（9/16脚）：接收通道数据帧同步信号输入端。在可变比特率模式下接收数据时，此信号应为高电平；如果FSR处于TTL低电平并持续5个帧时间以上，接收通道处于等待状态，而后，如果FSR处于高电平5个帧时间以上，DIN进入数据检测状态，等待数据输入；

FSX（12/20脚）：发送通道数据帧同步信号输入端。它与FSR没有联系，但有一模拟信号从此脚输入。如果FSX处于TTL低电平并持续5个帧时间以上，发送通道则处于等待状态，然后，如果FSX处于高电平5个帧时间以上，DOUT也将进入数据检测状态，等待发送数据；

GND（16/×脚）：内部线路接地端；

LINSEL（15/26脚）：线性模式选择输入端。当它为低电平时，选择线性编/译码工作方式；当处于高电平时，选择压展编/译码模式。XX56压展码采用μ律，XX57采用A律；

MICBIAS（20/42脚）：话筒偏置，对驻极体话筒，MICBIAS电压等于VMID；

MICGS（19/41脚）：内部话筒放大器输出端。通常作为反馈信号用作话筒放大器的增益控制，如果需要附加音响，可在MICGS和EARGS（模拟）之间接一个电阻网络；

MICIN（18/40脚）：话筒信号输入端；

MICMUTE（6/11脚）：话筒输入静音控制信号输入。当此信号为低电平时，发送的数字信号均为“0”；

PDN（1/43脚）：电源控制信号输入端，当此信号为TTL低电平时，系统将降低电源电压，以减小能量的损耗；

TSX/DCLKX（14/22脚）：发送时间通道选通或发送通道的数据时钟输入端。在固定比率模式下，该引脚的一个开漏极输出并直接到地。通常也作为三态缓冲器的使能信号。在可变比特率条件下，DCLKX是数据时钟的输入端；

Vcc(5/×脚)：所有内部线路的3V电源；

VMID（17/36脚）：VCC/2偏置参考电压，在该端接入一个4700pF～1μF的低损高频电容到地可作滤作用。

3 工作过程

在电源正常工作时，TLV320AC56/57可在下列情况下进行初始化操作：

（1）接地；

（2）接通VCC；

（3）接通所有的时钟信号；

（4）将PDN接至TTL高电平；

（5）把同步脉冲加在FSX和FSR端。

该芯片对死机设计有很好的保护。但当电源状况不符合要求时，死机的情况仍有可能发生。辚帮助确认死机情形，在电源VCC与GND之间应反接一个二极管，它的正向压降应等于或小于0.4V（可选用1N5711或等同元件）。

在发送通道加上或打开电源开关时，DOUT和TSX在大约4个帧时间内（约500μs）保持高阻态，然后，DOUT、TSX和其它信号均有效，并在各自的时间通道中处理信号。因为自动清零线路的原因，发送端模拟电路约需60ms达到平衡。为进一步完善系统，当CLK中断时，DOUT和TSX应置于高阻态。

TLV320AC56/57系统可提供低电平工作和三种等待模式。当一个外部低电平信号加在PDN时，系统将关机。没有信号时，PDN内部上拉至高电平以使系统保持活性。在低电平模式下，系统的电源消耗仅为2mW。

等待模式分整机等待、发送通道等待和接收通道等待三种。为使整机进入等待模式，FSX和FSR都应保持低电平；在接收通道等待模式下，FSX输入脉冲，FSR保持低电平；如果FSR接收脉冲，FSX保持低电平，则进入发送通道等待模式，此时接收通道有效，在整机等待模式，系统电源消耗约为4mW。

将DCLKR接至VCC，则系统选择固定比特率工作方式。同时也选择了主时钟（CLK）、同步信号时钟（FSX和FSR）频率和FSX输出。FSX和FSR用来决取样频率。在CFLK的正半周期，数据由DOUT发送，在CLK的下降沿，数据随FSR由DIN输入。当接到数据字时，D/A转换开始，转换后的模拟信号先保持在电容中，然后传送给接收滤波器。

将DCLKR接至数据接收时钟即选择了可变比特率工作方式，同时也选定了接收时钟频率。在这种模式下，主时钟控制开关电容滤波器，从而DIN和DOUT端的输出则分别由DCLKR和DCLKX来控制，TLV320AC56/57允许系统以低于时钟频率的任何速度传输数据，但DCLKR和DCLKX必须与CLK同步。

当FSX输入高电平时，在DCLKX的正半周将由DOUT端将数据发送出去。当FSR为高电平时，在DCLKR的负半周，由DIN接收数据，在可变化特率模式下，如果DCLK有振荡信号，且FSX保持高电平，则在一帧的时间通道内，DOUT上的数据字是重复的。

为了避免因中断而引起的串音干扰，芯片使用了单独的数-模转换器、滤波器和通道参考电压，这使得两个通道可以完全独立运行。主时钟、数据时钟和时间通道的检测必须在每一开始的时候同步。

芯片内部产生的精确带隙参考电压可为发送与接收通道提供所有的参考起泡沫。在制造过程中，芯片的每一通道的增益都已得到调整。从而保证了在外部电压和温度变化时增益的稳定性。

4 应用接口

TLV320AC56采用的是μ律（压展模式），相当于CCITT G.711标准。而TLV320AC57则采用A律，相当于CCITT G.711标准。在线性模式下两者相同。且输入放大器的接口与驻极体话筒完全兼容，其典型接口电路如图3所示。话筒放大器的输出MICGS通常与反馈网络相连，该信号同时加在放大器的反相输入端以稳定放大器的增益值。VMID端可用于滤波器的接入。而MICUMUTE端上的开关K可用来对话筒静音进行控制。