誰是音頻時鐘的“老板”,誰是主,誰又是從呢?
傳統(tǒng) I2S—為何要包括系統(tǒng)時鐘?
過去,我們在討論音頻話題時,偶爾會提及 I2S。我在以前的一些文章中提到過 I2S,其他人在做音頻研究時也都會提到它。簡而言之,它是一種將立體聲數據從一端傳輸至另一端的同步方法。
大多數人認為 I2S 有三種信號:
1.數據:輸入或者輸出數據
2.位時鐘 (Bitclock,BCK):確立數據流中兩個相鄰位之間邊界的信號
3.左/右時鐘 (LRCK)/字時鐘 (Wordclock):一個在采樣速率下運行、占空比為 50% 的慢時鐘,它確立數據流中兩條相鄰通道(左和右)之間的邊界。
I2S 的幕后英雄是主時鐘 (MCK),也稱作系統(tǒng)時鐘 (SCK),它常常被數字信號處理器 (DSP) 程序員和其他處理器愛好者們忽略。主時鐘 (MCK/SCK),通常為一個64、128、256 和 512 倍采樣速率 (FS) 的時鐘。它可以由一個輸入引腳直接提供,也可以通過一個鎖相環(huán)路 (PLL) 在某些器件內部產生。
一般而言,DSP 不需要音頻主時鐘,因為它們能夠以一種完全不同的速率對數據進行處理,然后在 BCK 和 LRCK 的驅動下,讓數據以某種速率進入輸出緩沖器(或者通過輸入緩沖器接收數據)。
如果您能暫時將注意力從您的處理器上移開,您會發(fā)現音頻主時鐘重要得多。大多數 MCK/SCK 輸入的音頻轉換器,都要求時鐘同步,而有一些則允許異相位。這就意味著,它們需要由相同的高速時鐘來提供,然后被除小。我接觸過的一些客戶會突發(fā)靈感地告訴我:“我的 ADC 需要一個 MCK,但它離我的 DAC 太遠。因此,我要在每個轉換器旁邊放置一個晶體……”有這種想法可以理解,但請您“千萬別這么做!”
您在購買晶體時,無法保證它剛好為 48.000 kHz。您的模數轉換器 (ADC) 晶體的運行精確度可能會為 +5%,而數模轉換器 (DAC) 的運行精確度可能為 –5%。這樣的精確度,會給您的設計帶來災難性的后果!這是為什么呢,下面將為您娓娓道來。
用于 I2S
用于音頻 ADC 的主時鐘
如圖 1 所示,高速主時鐘(例如:24.576 MHz 時鐘)用于驅動 ADC 的過采樣調制器。之后,來自過采樣調制器的數據被消減分解成 LRCK 給定的采樣速率。
當 ADC 運行在主模式(生成 BCK 和 LRCK,作為輸出)下時,ADC 只是對 MCK/SCK 進行劃分,產生 LRCK 和 BCK 信號。這就對啦!LRCK/BCK 和主時鐘被同步—相位也可能同步(除非它是一個特殊分割器)。
圖 1 通用 ADC 結構圖
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