卡拉OK单片大规模集成电路TC9465F及其应用

    摘要：TC9465F是日本东芝公司专为LD/CD唱机、组合机和VTR等卡拉OK音响设备而设计的新型单片大规模集成电路，它具有高、低音处理和话筒回声功能，内置ADC和DAC以及静音控制与处理电路。文中介绍了卡拉OK单片LSI的引脚功能和特点，并结合应用电路对TC9465F的工作原理进行了说明。

    关键词：卡拉OK  ADC/DAC  DSP  传感器  变送器

    东芝公司最近推出的全新型TC9465F，是专为LD/CD唱机、小型组合机和VTR等卡拉OK音响设备设计的单片大规模集成电路（LSI）。TC9465F内置模数转换器（ADC）/数模转换器（DAC）和声场控制、低/高音处理（数字信号处理DSP效果）、话筒回声及静音控制与处理电路，因而具有卡拉OK功能。

1 封装、内部结构及引脚功能

    TC9465F采用QFP44-P-1414-080D封装形式，图1为TC9465F的内部结构框图及其外围电路。

    TC9465F的引脚功能如表1所列。

2 主要特点

    TC9465F的主要特点如下：

    ●内置3通道ADC和2通道DAC；

    ●有3个模拟输入和1个数字立体声输入端口；

    ●有2个模拟输出和1个数字立体声输出端口；

    ●内置64k位（bit）延迟随机存取存储器（RAM）；

    ●具有下列多种卡拉OK特殊功能；

    （1）话筒回声或声场控制：延时可变；

    （2）声音消除：从立体声源压缩声音信号；

    （3）双音频源：数字输入和模拟输入，附加左通道（L-ch）和右通道（R-ch）；

    （4）声音变化：可根据话筒信号选择输入或不输入及实际消除或不实际声音消除；

    （5）可低/高音控制。

3 工作原理

3.1 操作时钟

    主时钟（输入或振荡XI端）可在786/512/384/265fs四种时钟下由CKS脚选择。DSP计算不涉及主时钟，但DAC工作时钟会通过主时钟改变。DAC采用∑-△调制方法和过取样（oversampling）操作。如果主时钟选择265fs，那么DAC的过取样（oversampling）比为128fs。

3.2 数字音频输入/输出

表1 TC9465F的引脚功能

脚号符号I/O功能脚号符号I/O功能1VDA1-ADC电压施加端23GNDX-晶体振荡器接地端2MICII话筒低通滤波器（LPF）输入端24VDD1-数字电压施加端3LPFO1O话筒LPF输出端25CKSI主时钟选择端（H：256/384fs;L:512/768fs）4VRA1-ADC参考电压端26MCK2O1/2分时器输出端5AILIL-ch LPF输入端27MCK1O振荡器时钟输出端6LPFO2OL-ch LPF输出端28SDOO数字音频数据输出端7VRA2-ADC参考电压端29BCKOO位时钟输出端8AIRIR-ch LPF输入端30LRCKOO通道时钟输出端9LPFO3OR-ch线输入LPF输出端31SDII数字音频数据输入端10GNDA1-ADC地端32BCKII位时钟输入端11L1IL-ch模拟附加输入端（当开路不用时）33LRCKII通道时钟输入端12L20L-ch数字输入0检测端34GND0-数字接地端13GNDA2-DAC地端35RESETI复位端（“L”复位激活），接上拉电阻14AOLOL-ch DAC输出端36IFDIμ-COM I/F数据输入端 15VR2-DAC参考电压端37IFSIμ-COM I/F数据位移时钟输入端 16AOROR-ch DAC输出端38IFLIμ-COM I/F 锁存脉冲输入端 17VDA2-DAC电压施加端39EMPI去加重滤波器设定端 18RZOR-ch数字输入0检测端40EXTOO延时输出端 19RIIR-ch模拟附加输入端（当开路不用时）41TESTI测试端（通常为“H”）；接上拉电阻20VOX-晶体振荡器电压施加端42VDD2-数字电压施加端21XII晶体振荡器连接端（256/384/512/786fs）43VDL-DRAM的数字电压施加端22XOO晶体振荡器连接端44GNDL-DRAM的数字接地端

    TC9465F的数据输入模式如表2所列。表3为TC9465F的数据输出模式。

表2 数据输入模式

SYNM2SYNM1IBIT2IBIT1　格式BCKI0000内
部
同
步MSB在先16bit32fs～128fs0001MSB在先18bit36fs～128fs0010MSB在先20bit40fs～128fs0011IIS最大20bit仅64fs0100外

部

同

步MSB在先16bit32fs0101不用32fs0110不用32fs0111不用32fs1000MSB在先16bit48fs1001MSB在先18bit48fs1010MSB在先20bit 48fs1011不用48fs1100MSB在先16bit 64fs1101MSB在先18bit 64fs1110MSB在先20bit 64fs1111IIS最大20bit 64fs

表3 数据输出格式

SYNM2SYNM1OBIT2OBIT1　模式BCKO0000内
部
同
步MSB在先16bit 64fs0001MSB在先20bit64fs0010IIS 16bit 64fs0011IIS 16bit64fs0100外

部

同

步MSB在先16bit 32fs(=BCKI)0101不用32fs(=BCKI)0110IIS 16bit 32fs(=BCKI)0111不用32fs(=BCKI)10　00MSB在先16bit 48fs(=BCKI)1001MSB在先20bit 48fs(=BCKI)1010IIS 16bit 48fs(=BCKI)1011IIS 20bit 48fs(=BCKI)110　0MSB在先16bit 64fs(=BCKI)1101MSB在先20bit 64fs(=BCKI)1110IIS 16bit 64fs(=BCKI)1111IIS 20bit 64fs(=BCKI)

3.3 置位

    在电压状态，当RESET是“L”时，可用如下命令进行如下模式的置位：

    ADPD ；ADC下电（power down）。

    ADLIM ；“L”。

    LSM ；数字衰减声音柔和变弱时间选择（H：2倍）。

    RLS ；通道时钟选择（H：LRCK=“L”为L-ch数据）。

    SYNM1，2 ；DATA输入/输出同步时钟选择。

    IBIT1，2 ；输入DATA格式选择。

    OBIT1，2 ；输出DATA模式选择。

    MONO ；MONO DATA输入选择。

    CHS ；在MONO置位上为通道选择，在立体声置位上为零检测置位。

    DSP置位是在RESET端为低（“L”）电平时，用以下命令来实现的。

    DF1，2 ；声场控制（SFC）、话筒回声速率选择。

    VCS ；声音消除特性选择。

    EXTO ；延伸输出端输出数据。

    MUTE ；输出弱音（“H”：弱音，ATT保持置位）。

    CTUP ；声音变化开始时间选择。

    CTDW ；声音变化解除时间选择。

    CEF1 ；“L”。

    CEF2 ；声音变化结果选择。

    EM1，2 ；去加重滤波器选择。

    EMS ；去加重滤波器阻塞选择。

3.4 AD转换器

    TC9465F内置输入L-ch和R-ch AD转换器及麦克风信号输入AD转换器。这转换器能将故意克风输入信号变换成数字信号，而DSP可产生数字回声信号。麦克风信号通过L1、RI端或外部运算放大器加入回声信号。当利用运算放大器时，需切断L1和RI。当不用AD转换器时，需将所有音程（interval）端MICI-LPFO1、AIL-LPFO2和AIR-LPFO3短路。

3.5 DA转换器