CN104378116B - 具有微脉冲波吸收功能的dac电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有微脉冲波吸收功能的DAC电路装置,其包括:DAC模块,所述DAC模块具有输出端;滤波电容,所述滤波电容并联在所述输出端;微脉冲波泄放模块,所述微脉冲波泄放模块与所述滤波电容并联,所述微脉冲波泄放模块用于对所述滤波电容产生的微脉冲波进行泄放。本发明的DAC电路装置能够吸收比纳秒和微秒区间更短时间间隔的微脉冲波,有效改善DAC电路系统的EMC性能,特别是在音频领域对改善音质消除音频领域的数码声具有特别的意义,使得音响的音色变得柔和,解析力得到了提高。

Description

具有微脉冲波吸收功能的DAC电路装置
技术领域
[0001]本发明涉及信号传输技术领域,特别涉及一种具有微脉冲波吸收功能的DAC电路 装置。
背景技术
[0002]在通常的DAC电路中,由于用于信号平滑的滤波电容的引脚存在电感、高频趋肤电 阻、直流电阻等额外参数,在因数据变化或者DAC内部结构缺陷导致充放电电流突变的情况 下,滤波电容两端电压将出现脉冲波。由于导体趋肤效应、导体表面缺陷、吸收器件速度等 多方面原因,造成脉冲波在最初发生的极短时间内(例如皮秒和飞秒区间)不能被很好地吸 收,这是一个广泛存在于DAC电路中的典型的EMI (Electro Magnetic Interference,电磁 干扰)问题。
[0003]基于傅里叶变换的频谱分析方法对这类出现频率可能并不高、但局部具有极高频 性质的脉冲波,极易造成忽略,由于传统的仪器也很难捕捉到它在纳秒皮秒区的踪迹,因此 通常意义的电源纹波评价体系完全没有考虑它在这个区间的存在。而事实上常规电路对电 源交流纹波的抑制能力是随频率上升而逐渐下降的,因而需要对其危害引起足够重视。
[0004] 目前,在高频电路和对此类脉冲波极为敏感的音频领域,对该问题的认识和处理 更是严重空白。
发明内容
[0005] 本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0006]为此,本发明需要提出一种具有微脉冲波吸收功能的DAC电路装置,能够吸收比纳 秒和微秒区间更短时间间隔的微脉冲波,有效改善DAC电路系统EMC性能,特别是在音频领 域对改善音质消除音频领域的数码声具有特别的意义。
[0007]为达到上述目的,本发明的实施例提出的一种具有微脉冲波吸收功能的DAC电路 装置包括:DAC模块,所述DAC模块具有输出端;滤波电容,所述滤波电容并联在所述输出端; 微脉冲波泄放模块,所述微脉冲波泄放模块与所述滤波电容并联,所述微脉冲波泄放模块 用于对所述滤波电容产生的微脉冲波进行泄放。
[0008] 根据本发明实施例的DAC电路装置,能够吸收比纳秒和微秒区间更短时间间隔的 微脉冲波,有效改善DAC电路系统的EMC性能,特别是在音频领域对改善音质消除音频领域 的数码声具有特别的意义,使得音响的音色变得柔和,解析力得到了提高。
[0009] 在本发明的一个实施例中,所述的DAC电路装置,还包括:第一电阻,所述第一电阻 串联在所述输出端的其中一端。
[0010]在本发明的一个实施例中,所述微脉冲波泄放模块包括:高频电容组;与所述高频 电容组并联的第二电阻;以及与所述第二电阻并联的稳压管组。
[0011]其中,所述高频电容组包括相互并联的pf和ff级别的多个高频电容。所述稳压管 组包括反向串联的弟一稳压一•极管和第二稳压二极管。
[0012] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变 得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0013] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得 明显和谷易理解,其中:
[0014] 图1为通过对电路中的脉冲波的产生进行观察试验而采用的线路图;
[0015] 图2是测得图1中电路的电容上充放电时的波形图;
[0016] 图3为根据本发明实施例的具有微脉冲波吸收功能的DAC电路装置的电路示意图。
具体实施方式
[0017] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
[0018] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简 化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且 目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重 复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此 夕卜,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到 其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之 “上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0019] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、 “连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可 以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。
[0020] 参照下面的描述和附图,将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述 和附图中,具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式,来表示实施本发明的实施 例的原理的一些方式,但是应当理解,本发明的实施例的范围不受此限制。相反,本发明的 实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0021]下面在描述本发明实施例提出的具有微脉冲波吸收功能的DAC电路装置之前先来 描述一下电路中脉冲波的产生机理。
[0022]图1为通过对电路中的脉冲波的产生进行观察试验而采用的线路图。其中,为清晰 捕捉到电容充放电瞬间的现象,可以采用方波脉冲电源和通过加长滤波电容引脚的方法来 实现。图2是测得电容上充放电时的波形图,为清楚显示,对局部加以放大。
[0023]如图1所示,在电源充放电的瞬间,电路上电流I可以看作不变,电容上的电流将发 生急变。电感电压公式V=L(dl/dt),取dt=10ps,dl=0• 6A,lc=5nh,得出Vlc=300V,小电感量、 大电流变化率,是电源滤波电容引脚电感作用的特点。并且,实际电路中影响毛刺形状的因 素还有电容的高频趋肤电阻、直流电阻、电容容量等等。如果电路负载出现高速的电流急 变,该现象同样也会出现。而通常意义上,人们认为即便存在如此脉冲波,电源线缆或电源 层间的分布电容也可将其吸收,遗憾的是由于趋肤效应的存在,高速变化的电流只能在线 缆表面传输,使得线缆电阻远大于正常的直流电阻。更严重的是,线缆通常由铜材制成,表 面会出现一层由Cu20和CuO组成的氧化膜,该氧化膜的致密层和纯铜层间可能存在逐渐过 渡区域。电子被急速变化的电磁场挤入氧化铜含量极高的半导体层中,或者相当于进入了 极为粗糙的导体表面,进一步加大了线缆电阻,这使得本来用于吸收电流变化的线间电容 充电几乎失效。这个在飞秒和皮秒区间即已生成,衰减延伸至微秒毫秒,由差模脉冲、脉冲 电磁辐射和共模脉冲组成的脉冲波便是本发明所要解决的脉冲波,在本发明中可以称为微 脉冲波。其跟电磁兼容EMC理论中通常提及的脉冲波不同,这个微脉冲波绝大多数时候平均 能量不大,衰减呈指数特性,幅度呈正负分布。而电磁兼容EMC理论中通常提及的脉冲波,一 般由机械开关和大型感性负载引起,纳秒级生成,在纳秒级电压千伏左右,成群出现,具有 较大的平均能量,单电压分布,衰减呈指数特性,从电源和接口部分进入电路。
[0024] 在DAC电路中,滤波电容后通常有半导体器件组成的缓冲器或放大器,这个由差模 共模组成的微脉冲波除了对输出级本身构成冲击,也将对后级电路构成冲击,由于冲击持 续的时间非常短暂,在大多数应用场合,可能并不留下影响的痕迹,但在对瞬态失真极为敏 感的音频系统中,发明人经过大量实验证明这个冲击是造成业内所谓数码声的重要原因, 在音频领域验证了微脉冲波的存在。
[0025] 而现有技术中,常规CD44k采样的脉冲波包络线频率为22K,且其因每次采样间隔 电流变化的不确定性,其包络线还包含了更低频率的成分,使用lbit脉冲流的技术和提高 采样率都能将脉冲波的影响推向远离听觉范围的更高频率,从而客观上起到了降低刺耳的 数码声的作用,例如SACD、DVD AUDIO和倍频插值技术的应用。然而,由于微脉冲波导致的失 真具备一定的屏蔽效应,上述常规的处理能够除了使音色柔和外,也能增加微小的细节,这 个现象恰巧与数据增加带来音频波形的改善同步,因此音质改善的结果被归功于采样率的 提高,而实际微脉冲波导致的问题被完全忽略。
[0026]由于微脉冲波生成时间极短,衰减迅速,几乎不可触发普通观察设备,甚至探头线 都可能迅速衰减其传输,同时与其谐波频率比,其出现的频率又非常低,因此很难扑捉到它 的踪迹,对它的处理更是空白。本申请的发明人经过多年的研宄,终于在音频领域很好地验 证了它的存在,因为经过长期进化,人类听觉系统具备了对细微快速变化的异常声音较为 敏感的特点。音强正比于扬声器振膜的加速度,整体能量不大的脉冲波能使振膜具备局部 较大的加速度。这样大自然中罕见的脉冲波能顺利在人耳中形成事件,并得以记忆。当脉冲 波出现的频率和强度与它伴生的声音满足一定条件时,脉冲波的出现便影响了人的感知。 初步研究表明,微脉冲波带来的失真,可能即是音响系统中电路失真的主体,或者是最重要 部分之一。而该领域内用瞬态互调失真、界面互调失真等等解释的现象实际均来源于此。 [0027]因此,发明人经过多次实验,通过在DAC电路中增加了短时间间隔的微脉冲波进行 吸收的装置,一举解决了上述难题,有效改善设备的EMC性能,提高了电源的瞬态反应能力, 降低了辐射干扰,尤其是在音频领域,对提高音质具有深远的意义。
[0028]下面就参照附图来描述根据本发明实施例提出的具有微脉冲波吸收功能的DAC电 路装置。
[0029]图3为根据本发明实施例的具有微脉冲波吸收功能的DAC电路装置的电路示意图。 如图3所;该具有微脉冲波吸收功能的DAC电路装置包括DAC模块1〇〇、滤波电容20和微脉 冲波泄放模块30。
[0030]其中,DAC模块100具有输出端1〇,滤波电容2位于输出端1〇之后例如并联在输出端 10,微脉冲波泄放模块30与滤波电容20并联,微脉冲波泄放模块3〇用于对滤波电容2〇产生 的微脉冲波进行泄放。
[0031]在本发明的一个实施例中,如图3所示,上述具有微脉冲波吸收功能的DAC电路装 置还包括第一电阻R1,第一电阻R1串联在输出端10的其中一端例如第一端1〇1。
[0032]具体地,如图3所示,微脉冲波泄放模块30包括高频电容组301、与高频电容组3〇1 并联的第二电阻R2以及与第二电阻R2并联稳压管组302。
[0033]其中,高频电容组301包括相互并联的Pf和ff级别的多个高频电容。稳压管组3〇2 包括反向串联的第一稳压二极管DW1和第二稳压二极管DW2。
[0034]在本发明的实施例中,滤波电容2〇可以采用损耗极小的材料,例如NP0材料的贴片 小容量电容并联方法,米用EMI用的三端电容或穿心电容多级并联。稳压管组3〇2中的第一 稳压二极管DW1和第二稳压二极管DW2以线路最大输出电压的峰值来确定,并取预设余量, 具体可以根据实际情况进行标定。该稳压管组3〇2可以在皮秒级吸收线路中存在的正向和 反向脉冲,并将其直接转换为热量,不会形成振荡,使用中还需要注意该器件的漏电流,如 果影响精度和出现不必要的失真,该器件就不能使用。使用稳压管和类似器件的还有一个 缺点是对低于击穿电压的剩余脉冲无能为力,这个部分主要由高频电容组301来完成,而为 防止高频电容组301中的高频电容向电感回送能量,在DAC精度允许的情况下并联电阻”予 以消耗,实际应用中要特别注意电阻、电容和稳压管的引线电感和谐振频率,电容必须采用 高频结构,优选穿心和三端EMI电容,其中必须有极小容量组成,例如lpf、〇.ipf或以下。需 要说明的是,表面无氧化层、趋肤电阻小的高频线材其线间电容具有较好的吸收特性,可部 分代替上述电容的作用。本发明对微脉冲波的吸收处理比上述单纯加大采样率对数码声的 消除代价更低,效果更好。
[0035]根据本发明实施例的DAC电路装置,能够吸收比纳秒和微秒区间更短时间间隔的 微脉冲波,有效改善DAC电路系统的EMC性能,特别是在音频领域对改善音质消除音频领域 的数码声具有特别的意义,使得音响的音色变得柔和,解析力得到了提高。
[0036]在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示 例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0037]尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (4)

1.一种具有微脉冲波吸收功能的DAC电路装置,其特征在于,包括: DAC模块,所述DAC模块具有输出端; 滤波电容,所述滤波电容并联在所述输出端; 微脉冲波泄放模块,所述微脉冲波泄放模块与所述滤波电容并联,所述微脉冲波泄放 模块用于对所述滤波电容产生的微脉冲波进行泄放; 其中,微脉冲波是指在飞秒和皮秒区间即已生成,衰减延伸至微秒毫秒,由差模脉冲、 脉冲电磁辐射和共模脉冲组成的脉冲波,所述微脉冲波泄放模块包括: 高频电容组; 与所述高频电容组并联的第二电阻;以及 与所述第二电阻并联的稳压管组。
2.如权利要求1所述的DAC电路装置,其特征在于,还包括: 第一电阻,所述第一电阻串联在所述输出端的其中一端。
3.如权利要求1所述的DAC电路装置,其特征在于,所述高频电容组包括相互并联的pf 和ff级别的多个高频电容。
4.如权利要求1所述的DAC电路装置,其特征在于,所述稳压管组包括反向串联的第一 稳压二极管和第二稳压二极管。
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