Xây dựng bộ điều khiển và nhận dạng tiếng nói phần 5

GVHD:Thầy Lê Tuấn Anh Codec 4215

CODEC GIAO TIẾP ÂM THANH
ĐA NĂNG CS4215
Chương này trình bày về bộ giao tiếp âm thanh đa năng CS4215, mô tả
chức năng các chân, và các chế độ hoạt động của CS4215.
I . GIỚI THIỆU :
CS4215 là bộ mã hóa và giải mã đơn chip, Stereo thuộc họ CMOS hỗ trợ âm
thanh chất lượng CD, Radio, Điện thoại và nhiều phương tiện khác. Các bộ
chuyển đổi tương tự -số và số-tương tự được lấy mẫu nhiều lần (64 * Ô hoặc
64 * δ) kết hợp với bộ lọc để chọn tần số lấy mẫu. Nguồn năng lượng cung cấp
là +5V làm cho CS4215 lí tưởng cho việc sử dụng các trạm làm việc hoặc các
máy tính cá nhân.
CS4215 có các đặc trưng sau:
• Tần số lấy mẫu từ 4 Khz đến 50 Khz.
• Mã hóa dữ liệu âm thanh 16-bit tuyến tính, 8-bit tuyến tính,
µ
-law hay
A-law.
• Có thể lập trình độ lợi cho các đầu vào tương tự.
• Các bộ dao động đơn chip.
• Nguồn cung cấp năng lượng +5V.
• Các đầu vào tương tự Microphone và lưới.
• Các đầu ra headphone và lưới.
SVTH:Huỳnh Quốc Trâm 5-67
GVHD:Thầy Lê Tuấn Anh Codec 4215
• Các bộ lọc loại tạp âm và bộ lọc nắn thẳng.
Sự điều khiển đối với chức năng có sẵn trên CS4215 được thực hiện thông
qua giao tiếp nối tiếp. Bộ đồng bộ giao tiếp nối tiếp (SSI) của bộ xử lí
DSP56002 được sử dụng để thích nghi với sự truyền dữ liệu nối tiếp từ hai bộ
chuyển đổi A/D đến DSP56002 và từ DSP56002 đến hai bộ chuyển đổi D/A.

Port C của DSP56002 cung cấp hai tín hiệu điều khiển đến CS4215 là tác động
reset mức thấp (RESET~) và tín hiệu lựa chọn dữ liệu hay điều khiển (DC~).
HỆ THỐNG DSP
SỰ KẾT NỐI GIỮA PORT C CỦA DSP VÀ CS4215
SVTH:Huỳnh Quốc Trâm 5-68
Kênh trái tín
hiệu vào
A/D
Kênh phải
tín hiệu vào
A/D
Bộ xử lý
DSP56002
D/A
Kênh trái tín
hiệu ra
D/A
Kênh phải
tín hiệu ra
SRD/PC7
SC1/PC4
STD/PC8
SC2/PC5
SCK/PC6
SCLK/PC2
SDOUT
RESET~
SDIN
FSYNC
TSIN

SCLK
D/C~
CS4215DSP56002
PORT C
GVHD:Thầy Lê Tuấn Anh Codec 4215

40 6
7
8
9
10
11
12
14
13
16
15
17
4 2 44 42
XTL2IN
XTL2OUT
PDN
NC
LINR
DGND2
MINL
VD2
RESET
XTL1OUT
MINR

HEADR
PIO0
NC
29
37
D/C
30
HEADL
32
HEADC
NC
LOUTR
31
34
LOUTL
39
38
33
35
NC
PIO1
36
24 28 18 26 22 20
1
AGND1
NC
VREF
CMOUT
LINL
AGND2

NC
MOUT2
VA1
VA2
MOUT1
FSYNC
SCLK
TSOUT
SDOUT
TSIN
CLKOUT
XTL1IN
VD1
CLKIN
SDIN
DGND1
CS4215
SƠ ĐỒ CHÂN CỦA CS4215
II . MÔ TẢ CHỨC NĂNG CÁC CHÂN:
CS4215 có hai kênh biến đổi tương tự – số (ADC) 16 bit và hai kênh biến đổi
số – tương tự (DAC) 16 bit. Cả ADC và DAC là các bộ biến đổi
delta-sigma. Độ suy hao các đầu ra của bộ ADC có thể điều chỉnh được. Các
đặc trưng đặc biệt gồm một đầu vào Microphone rời với độ lợi lập trình được
20 dB, một bộ mã hóa/giải mã 8 bit,
µ
-law, A-law tùy ý, các chân cho hai tinh
thể để đặt các tốc độ lấy mẫu thay đổi cho việc điểu khiển headphone trực
tiếp và điều khiển loa mono.
1./ Các chân cung cấp năng lượng:
•VA1 (23), VA2 ( 24):Ngõ vào điện áp tương tự +5V.

•AGND1(22), AGND2(25): Chân nối đất.
•VD1(3), VD2(8): Cung cấp năng lượng số +5V.
•DGND1(2), DGND2(9): Chân nối đất.
2./ Ngõ nhập tín hiệu tương tự:
•LINR (18), LINL(16): Kênh nhập phải và trái.
•MINL(17), MINR(15): Microphone vào trái và phải.
SVTH:Huỳnh Quốc Trâm 5-69
GVHD:Thầy Lê Tuấn Anh Codec 4215
3./ Ngõ xuất tín hiệu tương tự:
•LOUTR(33), LOUTL(32): Kênh xuất phải và trái, hai ngõ này có thể
độc lập.
•HEADR(29), HEADL(31) : Ngõ xuất Headphone .
•CMOUT(19): Chế độ ra chung, tín hiệu này được dùng cho mức độ
dòch ngõ nhập tương tự.
•MOUT1(27), MOUT2(28): Những ngõ ra Loa ở chế độ mono có mức
điện áp 2.1V.
•VREF (21): Ngõ ra điện áp chuẩn.
4./ Liên hệ tín hiệu dưới dạng số:
•SDIN(1): Vào dữ liệu nối tiếp, dữ liệu âm thanh cho những bộ DAC
và thông tin điều khiển cho tất cả những chức năng cần thiết của CS4215.
•SDOUT(44): Xuất dữ liệu nối tiếp, dữ liệu âm thanh cho những bộ
ADC và thông tin trạng thái cho tất cả những chức năng được tạo bởi CS4215.
•SCLK(43): Xung port nối tiếp, SCLK lên cao làm cho dữ liệu trên
SDOUT được cập nhật, SCLK xuống thấp dữ liệu trên SDOUT được cập
nhật, SCLK xuống thấp dữ liệu trên SDIN vào CS4215.
•FSYN (42): Tín hiệu đồng bộ khung
•TSIN (40): Ngõ vào time slot
•TSOUT (41): Cung cấp khoảng thời gian xuất
•D/C~ (35): Lựa chọn mode điều khiển hay mode dữ liệu
•PDN(13): Giảm năng lượng đầu vào

•RESET(12): Reset vào tích cực mức thấp
5./ Xung kích và dao động :
•XTL1IN(6), XTL1OUT(7), XTL2IN(10), XTL2OUT(11)
•CLKIN (4): Xung Clock ngoài vào chân này
•CLKOUT (5): Xung clock xuất ra từ codec
•CLKIN và CLKOUT có tần số trong bằng 256 * Fs
Tất cả các chân không sử dụng để tự do.
III . ĐẶC TÍNH TƯƠNG TỰ:
•T
A
= 25
o
C - VA1, VA2, VD1, VD2 = +5V
•Các cấp độ ngõ nhập: logic 0 = 0V, logic 1 = VD1, VD2
•Tỉ lệ hoàn toàn với ngõ vào sóng Sin, không suy hoa ở tần số 1Khz
•Tốc độ chuyển đổi 48Khz
•Không khuếch đại, không suy hao, SCLK = 3.072Mhz
•Độ rộng băng thông từ 10hz đến 50Khz
•Ở chế độ tớ
SVTH:Huỳnh Quốc Trâm 5-70
GVHD:Thầy Lê Tuấn Anh Codec 4215
•Đặc tính ngõ vào tương tự :độ lợi tối thiểu 0dB,trường hợp khác không ảnh hưởng .
Thông số Ký
hiệu
Min Trung
bình
Max Đơn vò
Độ phân giải của ADC 16 - - Bits
Độ sai lệch phi tuyếân của ADC - -
±

0.9 LSB
Tầm hoạt động : Ngõ nhập Line
Ngõ nhập Mic
IDR 80
72
84
78
-
-
dB
dB
Hệ số méo dạng sóng hài toàn phần :
Ngõ nhập Line
Ngõ nhập Mic
THD -
-
-
-
0.012
0.032
%
%
Kết nối cách ly :Ngõ nhập Line to Line
Ngõ nhập Line to Mic
-
-
80
60
-
-

dB
dB
Sai lệch độ lợi kết nối:Ngõ nhập Line
Ngõ nhập Mic
-
-
-
-
0.5
0.5
dB
dB
Đáp ứng tần số (0 đến 0.45 Fs) -0.5 - +0.2 dB
Độ lợi ngõ vào lập trình được:
Ngõ nhập Line
Ngõ nhập Mic
-0.2
19.8
-
-
23.5
44
dB
dB
Bậc độ lợi - 1.5 - dB
Sai số tuyệt đối - - 0.75 dB
Sai lệch offset : Line Inputs (AC couple)
Với HFP=0: Line Inputs (AC couple)
(không khuếch đại) Mic Inputs
-

-
-
±
150
±
10
±
400
±
400
±
150 LSB
Sai lệch offset : Line Inputs (AC couple)
Với HFP=1: Line Inputs (AC couple)
(không khuếch đại) Mic Inputs
-
-
-
0
0
0
±
5
±
5
±
5
LSB
Tỉ lệ toàn phần điện áp ngõ vào:
(MLB = 0) Ngõ nhập Mic

(MLB = 1) Ngõ nhập Mic
Ngõ nhập Line
0.25
2.50
2.50
0.28
2.80
2.80
0.31
3.10
3.10
Vpp
Vpp
Vpp
Sự trôi độ lợi - 100 -
ppm/
o
C
Trở kháng nhập 20 - - k
Ω
Tụ nhập - - 15 PF
Điện áp ngõ ra CMOUT
(dòng ra cực đại = 400
µ
A)
1.9 2.1 2.3 V
•Đặc tính ngõ ra tương tự :độ lợi tối thiểu 0dB,trường hợp khác không ảnh hưởng .
Thông số Ký
hiệu
Min Trung

bình
Max Đơn vò
Độ phân giải của ADC 16 - - Bits
SVTH:Huỳnh Quốc Trâm 5-71
GVHD:Thầy Lê Tuấn Anh Codec 4215
Độ sai lệch phi tuyếân của ADC - -
±
0.9 LSB
Tầm hoạt động tổng TDR - 95 - dB
Tầm hoạt động tức thời (OLB = 1) IDR 80 85 - dB
Hệ số méo dạng sóng hài toàn phần
(OLB=1) : Ngõ xuất Line
Ngõ xuất Headphone
Ngõ xuất Speaker
THD -
-
-
-
-
-
0.025
0.200
0.320
%
%
%
Kết nối cách ly :Ngõ xuất Line
Ngõ xuất Headphone
-
-

80
40
-
-
dB
dB
Sai lệch độ lợi kết nối:Ngõ xuất Line
Ngõ xuất Headphone
-
-
-
-
0.5
0.5
dB
dB
Đáp ứng tần số (0 đến 0.45 Fs) -0.5 - +0.2 dB
Độ suy hao lập trình được (tất cả ngõ
xuất) :
0.2 - -94.7 dB
Bậc suy giảm - 1.5 - dB
Sai số tuyệt đối độ suy hao - - 0.75 dB
Điện áp Offset - 10 - MV
Tỉ lệ toàn phần điện áp ngõ ra với
OLB = 0 : Ngõ xuất Line
Ngõ xuất Headphone
Ngõ xuất vi sai Speaker
2.55
3.60
7.30

2.8
4.0
8.0
3.80
4.40
8.80
Vpp
Vpp
Vpp
Tỉ lệ toàn phần điện áp ngõ ra với
OLB = 1 : Ngõ xuất Line
Ngõ xuất Headphone
Ngõ xuất vi sai Speaker
1.8
1.8
3.6
2.0
2.0
4.0
2.2
2.2
4.4
Vpp
Vpp
Vpp
Tổng trở tải ngoài:Ngõ xuất Line
Ngõ xuất headphone
Ngõ xuất Speaker
10
48

32
-
-
-
-
-
-
Ω
Ω
Ω
Sự trôi độ lợi - 100 -
ppm/
o
C
Độ lợi pha tuyến tính - - 1 Degree
Năng lượng băng thông xuất (22
÷
100kHz) Ngõ ra Line
- 60 - dB
•Công suất cung cấp
Thông số Ký
hiệu
Min Trung
bình
Max Đơn vò
Công suất dòng cung cấp :
Chế độ xử lý
Cắt nguồn
-
-

110
0.5
140
2
mA
mA
Năng lượng cung cấp ở 1kHz - 40 - dB
CÁC ĐẶ C TÍNH CỦA BỘ LỌC THẬP PHÂN A/D
Thông số Ký
hiệu
Min Trung
bình
Max Đơn vò
Băng thông(Fs là tần số biến đổi) 0 - 0.45Fs Hz
SVTH:Huỳnh Quốc Trâm 5-72