TAS3204

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ
Fakulta elektrotechnická
Katedra mikroelektroniky
TAS3204
Audio DSP s analogovým rozhraním
Petr Pokorný
e-mail: [email protected]
31. 5. 2007
TAS3204 - audio DSP s analogovým rozhraním
Popis obvodu
TAS3204 je rozsáhlý audio systém umístěný na jednom čipu (tzv. SOC – Systém On a Chip), který
nachází uplatnění v mnoha aplikacích jako jsou mini/mikro systémy, MP3 přehrávače atd. Obvod
obsahuje následující rozhraní: tři multiplexní (MUX) stereofonní vstupy se dvěma stereofonními
analogově/digitálními převodníky (ADCs), dva stereofonní digitálně/analogové převodníky (DACs) a
samozřejmostí jsou i čtyři kanály pro zpracování sériového digitálního signálu. Součástí obvodu je také
programovatelný digitální zvukový signálový procesor (tzv. DSP - Digital Signal Processor).
Blokové schéma obvodu
- Analogový vstup, multiplexor,
stereofonní ADC
- Dva stereofonní DACs
- Dva stereofonní analogové
výstupy
- Systém analogové reference
- Napájení
- Kontrolní rozhraní I2C
- Řídící hodinové obvody
- Sériové audio rozhraní
- Mikrokontrolér 8051
- Audio DSP
31 . 5. 2007
Petr Pokorný
2/9
TAS3204 - audio DSP s analogovým rozhraním
Vlastnosti jednotlivých bloků
Analogový vstup, multiplexor, stereofonní ADC (analogově/digitální převodník)
Tyto moduly umožňují převést jednotlivé vstupní signály na digitální informaci. Vstupní multiplexor
navíc obsahuje předzesilovač. V obvodu je také zajištěn minimální přeslech mezi jednotlivými vstupními
kanály. Analogově/digitální převodníky využívají pro svou funkci sigma-delta modulaci.
Stereofonní DAC (digitálně/analogový převodník)
Každý z obou digitálně/analogových převodníků obsahuje digitální interpolační filtr, digitální
sigma-delta modulátor a pro zpětnou rekonstrukci signálu analogový filtr. Maximální operační frekvence
každého z DAC je 48 kHz.
Systém analogové reference
Tento blok vyrábí veškeré reference, které jsou potřebné pro jednotlivé analogové moduly. Obvod pro
svou funkci potřebuje externí blokovací kondenzátory spolu s rezistory pro nastavení vstupního klidového
proudu.
Napájení
TAS3204 je napájen jediným externím napájecím napětím velikosti 3,3 V, z kterého jsou v samotném
čipu odvozena všechna ostatní potřebná napětí.
Kontrolní rozhraní I2C
První část tohoto rozhraní (SDA1 a SCL1) přijímá externí příkazy a předává je systémovému
kontroléru. SDA2 a SCL2 pak slouží ke stahování programů a dat z externí paměti, kterou může být např.
EEPROM.
31 . 5. 2007
Petr Pokorný
3/9
TAS3204 - audio DSP s analogovým rozhraním
Řídící hodinové obvody,
sériové audio rozhraní
Tyto
moduly
vytvářejí pro obvod
TAS3204 časování a
sériové
rozhraní.
Časování může být v
režimu master popř.
slave v závislosti na
konfiguraci,
nicméně
režim master je použit
jako primární. Struktura
rozvodu
hodinového
signálu v obvodu je
znázorněna na obrázku.
Mikrokontrolér 8051
Mikrokontrolér přijímá data z I2C a rozvádí je do dalších vnitřních obvodů. Obsahuje svoji vlastní RAM
pro ukládání dat ze svých operací a příkazů přicházejících z I2C.
Jádro programovatelného digitálního zvukového signálového procesoru (DAP)
Základem tohoto modulu je aritmetická jednotka a paměť pro data. Jednotlivé funkce jako jsou mixéry,
multiplexory, hlasitost, hloubky, výšky, ekvalizér atd. jsou záležitostí právě digitálního zvukového
procesoru.
31 . 5. 2007
Petr Pokorný
4/9
TAS3204 - audio DSP s analogovým rozhraním
Softwarové nástroje pro obvod TAS3204
Softwarové nástroje obvodu jsou kombinací klasických a grafických vývojových prostředků. Tyto
nástroje jsou určeny k vytváření popř. upravování a vykonávání programů jak v DSP tak v kontroléru
8051. Samotný kontrolér 8051 může být programován pouze v ANSI C a jádro DSP pouze v asembleru.
Klasické vývojové prostředky pro programování 8051 a DSP obsahují:
- textový editor
- kompilátor
- simulátor
V grafickém vývojovém prostředí je pak možné programovat mikrokontrolér 8051 a DSP pomocí
grafického rozhraní použitím komponentů z interní knihovny.
Struktura datového slova DAP
Hlavička a bezpečnostní bity každého datového slova, kterých je osm, ohraničují toto slovo z jedné
strany (bity 40 až 47) a 16ti bitová informace o přesnosti a šumu ze strany druhé (bity 0 až 15).
31 . 5. 2007
Petr Pokorný
5/9
TAS3204 - audio DSP s analogovým rozhraním
Příklad praktické aplikace obvodu
Externí paměť
připojená pomocí
rozhraní I2C
(SDA2, SCL2)
Obvod napájení
Vnější oscilátor pro
obvod hodin v režimu
master
První část rozhraní
I2C (SDA1, SCL1)
pro příjem externích
příkazů
Obvod napájení
Analogový stereofonní vstup
Obvod napájení
31 . 5. 2007
Petr Pokorný
Analogový stereofonní výstup
6/9
TAS3204 - audio DSP s analogovým rozhraním
Zvukové parametry
31 . 5. 2007
Petr Pokorný
7/9
TAS3204 - audio DSP s analogovým rozhraním
Závěr
Obvod TAS3204 je povedeným audio „systémem“ společnosti Texas Instruments, který nachází
uplatnění v mnoha velmi perspektivních aplikacích.
Tato semestrální práce má poskytnout čtenáři základní informace o vlastnostech a blokové struktuře
obvodu TAS3204. Ve svém zájmu si jistě čtenář sám vyhledá podrobnější informace v dostupných
zdrojích.
Použitá literatura
[1] www.ti.com
31 . 5. 2007
Petr Pokorný
8/9
TAS3204 - audio DSP s analogovým rozhraním
Děkuji za pozornost
[email protected]