CN114726372A - 一种音频dac的校准电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种音频DAC的校准电路。音频DAC的校准电路，包括：DAC模块；ADC模块；控制开关，连接在所述ADC模块的输入端与所述DAC模块的输出端之间；处理器，所述处理器与所述ADC模块的输出端电连接；其中，在所述控制开关为第一状态时，所述ADC模块的输入端短接，所述处理器用于获取所述ADC模块的第一输出电压；在所述控制开关为第二状态时，所述DAC模块的输出端与所述ADC模块的输入端电连接，所述处理器用于获取所述ADC模块的第二输出电压；所述处理器还用于根据第一输出电压和所述第二输出电压确定所述DAC模块的校准值。该校准电路用以实现音频DAC的直流偏置电压的自动且准确的校准。

Description

一种音频DAC的校准电路

技术领域

本申请涉及模拟电路技术领域，具体而言，涉及一种音频DAC的校准电路。

背景技术

由于生产工艺的原因，或模拟电路自身结构原因，音频DAC(Digital to AnalogConverter，数字模拟转换器)(应用在音频设备中的DAC)总是存在一个偏差电压。例如：当DAC播放静音信号(DAC的输入为零信号)时，DAC硬件输出不为0uV，通常在几十uV到几mV之间，此时的DAC硬件输出可称为偏置电压或直流偏置电压。由于这个偏置电压的存在，当开关DAC硬件或切换音乐时会产生明显的信号跳变，从而形成噪声(俗称pop音)。

因此，需要进行DAC校准，抵消直流偏置电压对DAC输出的影响，或者使其保持在一个接近于零的较小的范围内，以避免人耳听到由于直流偏置电压跳变产生的噪声。

现有技术中，通过手动的方式在DAC输入端加一个直流偏置电压补偿值，再使用仪器测量DAC输出，使DAC输出接近0来实现校准。这种方式不能实现DAC的直流偏置电压的自动且准确的校准。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种音频DAC的校准电路，用以实现音频DAC的直流偏置电压的自动且准确的校准。

本申请实施例提供一种音频DAC的校准电路，包括：DAC模块；ADC模块；控制开关，连接在所述ADC模块的输入端与所述DAC模块的输出端之间；处理器，所述处理器与所述ADC模块的输出端电连接；其中，在所述控制开关为第一状态时，所述ADC模块的输入端短接，所述处理器用于获取所述ADC模块的第一输出电压；在所述控制开关为第二状态时，所述DAC模块的输出端与所述ADC模块的输入端电连接，所述处理器用于获取所述ADC模块的第二输出电压；所述处理器还用于根据第一输出电压和所述第二输出电压确定所述DAC模块的校准值。

在本申请实施例中，利用ADC模块实现DAC模块的校准，在控制开关为第一状态时，由于ADC模块的输入端短接，此时测得的第一输出电压为ADC模块对应的直流偏置电压；在控制开关为第二状态时，ADC模块与DAC模块电连接，此时测得的第二输出电压为DAC模块和ADC模块共同作用产生的直流偏置电压；进而，通过第一输出电压和第二输出电压可实现DAC模块的校准值的精准确定，并且，由处理器与控制开关来实现校准电路的相应的控制，实现DAC模块的校准值的自动确定。因此，该电路能够实现音频DAC的直流偏置电压的自动且准确的校准。

作为一种可能的实现方式，所述控制开关包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；其中，所述第一开关的一端与所述ADC模块的第一输入端电连接，所述第一开关的第二端与所述ADC模块的第二输入端电连接；所述第二开关连接在所述DAC模块的第一输出端与所述ADC模块的第二输入端之间；所述第三开关连接在所述DAC模块的第二输出端与所述ADC模块的第一输入端之间；所述第四开关连接在所述DAC模块的第二输出端与所述ADC模块的第二输入端之间；所述第五开关连接在所述DAC模块的第一输出端与所述ADC模块的第一输入端之间。

在本申请实施例中，控制开关包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，通过对几个开关的通断状态进行控制，可以实现ADC模块的输入端短接，以及实现ADC模块与DAC模块之间的连接，进而实现第一输出电压和第二输出电压的自动检测。

作为一种可能的实现方式，在所述控制开关为所述第一状态时，所述第一开关闭合，所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关均断开。

在本申请实施例中，在第一开关闭合，第二开关、第三开关、第四开关和第五开关均断开的情况下，可以实现ADC模块的输入端的短接。

作为一种可能的实现方式，在所述控制开关为所述第一状态时，所述第三开关和所述第四开关闭合，所述第一开关、所述第二开关和所述第五开关均断开。

在本申请实施例中，在第三开关和第四开关闭合，且第一开关、第二开关和第五开关均断开的情况下，可以实现ADC模块的输入端的短接。

作为一种可能的实现方式，在所述控制开关为所述第一状态时，所述第二开关和所述第五开关闭合，所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关断开。

在本申请实施例中，在第二开关和第五开关闭合，且第一开关、第三开关和第四开关均断开的情况下，可以实现ADC模块的输入端的短接。

作为一种可能的实现方式，在所述控制开关为所述第二状态时，所述第二开关和所述第三开关闭合，所述第一开关、所述第四开关和所述第五开关断开。

在本申请实施例中，在第二开关和第三开关闭合，且第一开关、第四开关和第五开关断开的情况下，可以实现DAC模块的输出端与ADC模块的输入端之间的连接。

作为一种可能的实现方式，在所述控制开关为所述第二状态时，所述第四开关和所述第五开关闭合，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关断开。

在本申请实施例中，在第四开关和第五开关闭合，且第一开关、第二开关和第三开关断开的情况下，可以实现DAC模块的输出端与ADC模块的输入端之间的连接。

作为一种可能的实现方式，在所述控制开关为第二状态时，所述DAC模块的工作点电压和所述ADC模块的工作点电压相等。

在本申请实施例中，当DAC模块和ADC模块电连接时，整个通路上存在着线路阻抗，该线路阻抗可能会影响最终的校准结果，因此，通过保证DAC模块的工作点电压与ADC模块的工作点电压相等，可以消除这部分线路阻抗带来的影响，提高DAC模块的校准的精确性。

作为一种可能的实现方式，所述DAC模块的工作点电压为所述DAC模块的参考电压，所述ADC模块包括分压电阻，所述ADC模块的参考电压为经过所述分压电阻分压后的电压，所述ADC模块的工作点电压为所述参考电压的1/2。

在本申请实施例中，DAC模块的工作点电压可以与其参考电压相同，ADC模块的工作点电压为参考电压的1/2。

作为一种可能的实现方式，所述处理器或者所述ADC模块还用于：通过调整所述分压电阻的阻值调整所述ADC模块的参考电压，以使所述DAC模块的工作点电压和所述ADC模块的工作点电压相等。

在本申请实施例中，通过调整分压电阻的阻值，可以调整ADC模块的参考电压，进而实现工作点电压的调整，以使DAC模块的工作点电压和ADC模块的工作点电压相等。

作为一种可能的实现方式，所述第一输出电压和所述第二输出电压均为经过滤波处理和下采样处理后的电压。

在本申请实施例中，通过对第一输出电压和第二输出电压进行滤波和下采样处理，提高最终的校准结果的准确性。

作为一种可能的实现方式，所述处理器还用于确定所述校准电路的增益，并根据所述第一输出电压、所述第二输出电压和所述增益确定所述DAC模块的校准值。

在本申请实施例中，整个校准电路中可能存在增益，结合该增益、第一输出电压和第二输出电压，提高最终确定的校准值的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的音频DAC的校准电路的第一结构示意图；

图2为本申请实施例提供的音频DAC的校准电路的第二结构示意图。

图标：10-音频DAC的校准电路；11-DAC模块；12-ADC模块；13-控制开关；14-处理器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

本申请实施例提供的技术方案可以应用于音频设备中的音频DAC的校准。音频设备，例如可以为无线耳机、音响、手机等。

在一些实施例中，通过本申请实施例提供的技术方案，确定出一个精准的DAC的直流偏置电压的校准值(也可称作补偿值)，在音频DAC模块的应用过程中，通过设置该校准值，可以抵消直流偏置电压对音频DAC模块的输出电压的影响，或者使其保持在一个接近于零的较小范围内，以避免人耳听到由于该直流偏置电压导致的噪声。

在一些实施例中，该校准值的确定过程可以与音频DAC模块的校准同步进行，即，在确定的过程中，一并完成音频DAC模块的校准。在另一些实施例中，预先确定该校准值，然后在音频DAC模块的应用过程中，对该校准值进行应用，在这种实施例中，预先确定的校准值需要不断更新，即，校准值不是固定不变的。

结合上述应用场景的介绍，接下来请参照图1，为本申请实施例提供的音频DAC的校准电路10的结构示意图。如图1所示，该校准电路包括：DAC模块11、ADC模块12(Analog toDigital Converter，模拟数字转换器)、控制开关13和处理器14。其中，控制开关13连接在ADC模块12的输入端和DAC模块11的输出端之间，处理器14与ADC模块12的输出端电连接。

在该校准电路中，在控制开关13为第一状态时，ADC模块12的输入端短接，处理器14用于获取ADC模块12的第一输出电压；在控制开关13为第二状态时，DAC模块11的输出端与ADC模块12的输入端电连接，处理器14用于获取ADC模块12的第二输出电压；处理器14还用于根据第一输出电压和第二输出电压确定DAC模块11的校准值。

在本申请实施例中，利用ADC模块12实现DAC模块11的校准，在控制开关13为第一状态时，由于ADC模块12的输入端短接，此时测得的第一输出电压为ADC模块12对应的直流偏置电压；在控制开关13为第二状态时，ADC模块12与DAC模块11电连接，此时测得的第二输出电压为DAC模块11和ADC模块12共同作用产生的直流偏置电压；进而，通过第一输出电压和第二输出电压可实现DAC模块11的校准值的精准确定，并且，由处理器14与控制开关13来实现校准电路的相应的控制，实现DAC模块11的校准值的自动确定。因此，该电路能够实现音频DAC的直流偏置电压的自动且准确的校准。

在一些实施例中，控制开关13的状态由处理器14控制。例如：处理器14生成控制开关13的控制指令，然后发送给控制开关13，控制开关13执行控制指令。

在这种实施方式中，处理器14可以先将控制开关13调整到第一状态，待获取到第一输出电压之后，再将控制开关13调整为第二状态，并获取第二输出电压。当然，也可以先将控制开关13调整到第二状态，待获取到第二输出电压之后，再将控制开关13调整到第一状态，并获取第一输出电压。

请参照图2，作为一种可选的实施方式，控制开关13包括：第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5。

其中，第一开关S1的一端与ADC模块12的第一输入端电连接，第一开关S1的第二端与ADC模块12的第二输入端电连接；第二开关S2连接在DAC模块11的第一输出端与ADC模块12的第二输入端之间；第三开关S3连接在DAC模块11的第二输出端与ADC模块12的第一输入端之间；第四开关S4连接在DAC模块11的第二输出端与ADC模块12的第二输入端之间；第五开关S5连接在DAC模块11的第一输出端与ADC模块12的第一输入端之间。

如图1和图2所示，DAC模块11包括输入端和两个输出端，以及ADC模块12包括两个输入端和输出端，ADC模块12的两个输入端包括：P输入端和N输入端，对应的，DAC模块11的两个输出端包括：P输出端和N输出端。以及，DAC模块11和ADC模块12还分别包括参考电压端，用于输入参考电压。

在本申请实施例中，控制开关13包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5，通过对几个开关的通断状态进行控制，可以实现ADC模块12的输入端短接，以及实现ADC模块12与DAC模块11之间的连接，进而实现第一输出电压和第二输出电压的自动检测。

在一些实施例中，在控制开关13为第一状态时，第一开关S1闭合，第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5均断开。

可以理解，第一开关S1闭合之后，ADC模块12的两个输入端连接，即，ADC模块12的输入端短接。

在本申请实施例中，在第一开关S1闭合，第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5均断开的情况下，可以实现ADC模块12的输入端的短接。

在一些实施例中，在控制开关13为第一状态时，第三开关S3和第四开关S4闭合，第一开关S1、第二开关S2和第五开关S5均断开。

可以理解，第三开关S3和第四开关S4闭合，ADC模块12的两个输入端相当于也是短接的，虽然在短接之后还与DAC模块11连接，也不影响两个输入端的短接状态。

在本申请实施例中，在第三开关S3和第四开关S4闭合，且第一开关S1、第二开关S2和第五开关S5均断开的情况下，可以实现ADC模块12的输入端的短接。

在一些实施例中，在控制开关13为所述第一状态时，第二开关S2和第五开关S5闭合，第一开关S1、第三开关S3和第四开关S4断开。

可以理解，第二开关S2和第五开关S5闭合，ADC模块12的两个输入端相当于也是短接的，虽然在短接之后还与DAC模块11连接，也不影响两个输入端的短接状态。

在本申请实施例中，在第二开关S2和第五开关S5闭合，且第一开关S1、第三开关S3和第四开关S4均断开的情况下，可以实现ADC模块12的输入端的短接。

在一些实施例中，在控制开关13为第二状态时，第二开关S2和第三开关S3闭合，第一开关S1、第四开关S4和第五开关S5断开。

可以理解，第二开关S2和第三开关S3闭合，DAC模块11的第一输出端连接到ADC模块12的第二输入端，DAC模块11的第二输出端连接到ADC模块12的第一输入端，实现DAC模块11和ADC模块12的电连接。

即，DAC模块11的P输出端接到ADC模块12的P输入端，DAC模块11的N输出端接到ADC模块12的N输入端。

在本申请实施例中，在第二开关S2和第三开关S3闭合，且第一开关S1、第四开关S4和第五开关S5断开的情况下，可以实现DAC模块11的输出端与ADC模块12的输入端之间的连接。

在一些实施例中，在控制开关13为第二状态时，第四开关S4和第五开关S5闭合，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3断开。

可以理解，第四开关S4和第五开关S5闭合，DAC模块11的第二输出端连接到ADC模块12的第一输入端，DAC模块11的第一输出端连接到ADC模块12的第二输入端，实现DAC模块11和ADC模块12的电连接。

即，DAC模块11的P输出端接到ADC模块12的N输入端，DAC模块11的N输出端接到ADC模块12的P输入端。不过在这种情况下，DAC的直流偏置电压与前一种实施方式中的直流偏置电压的极性相反。

在本申请实施例中，在第四开关S4和第五开关S5闭合，且第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3断开的情况下，可以实现DAC模块11的输出端与ADC模块12的输入端之间的连接。

在一些实施例中，当控制开关13为第二状态时，假设ADC模块12的参考电压和DAC模块11的参考电压不相等。此时DAC模块11和ADC模块12各自的工作点电压也不一致，于是寄生电阻R1和R2(理解为线路的寄生电阻)上有电流存在，导致R1和R2上会产生压降，若R1和R2不相等，则电路不对称，则寄生电阻R1和R2产生不同的电压降低，引入新的偏置电压，并影响第二输出电压。

一方面该偏置电压不能单独测量，另一方面在校准DAC模块11时与实际使用DAC模块11时，所产生的该偏置电压往往不相同。因此，如果ADC模块12的参考电压和DAC模块11的参考电压不相等，会影响校准值的精度。

假设ADC模块12的参考电压等于DAC模块11的参考电压，此时DAC模块11和ADC模块12的工作点电压一致，即使R1和R2不相等，但寄生电阻R1和R2上无电流存在，电阻差异的影响被规避，因此不会产生上述的偏置电压，或者说偏置电压为零。

因此，为了提高校准值的精度，DAC模块11的工作点电压和ADC模块12的工作点电压相等。

在本申请实施例中，当DAC模块11和ADC模块12电连接时，整个通路上存在着线路阻抗，该线路阻抗可能会影响最终的校准结果，因此，通过保证DAC模块11的工作点电压与ADC模块12的工作点电压相等，可以消除这部分线路阻抗带来的影响，提高DAC模块11的校准的精确性。

在本申请实施例中，工作点电压指的是模拟电路的静态工作点电压。ADC模块12的工作点电压指的是ADC模块12输入为零时的输出电压。DAC模块11的工作点电压指的是DAC模块11输入为零时的输出电压。DAC模块11的工作点电压指的是DAC后面PA(功放)的工作点电压，即DAC模块11还包括DAC后面的PA，功放的工作点电压由一个低噪声的恒定电压得到。

在一些实施例中，DAC模块11的工作点电压为DAC模块11的参考电压，ADC模块12包括分压电阻，ADC模块12的参考电压为经过分压电阻分压后的电压，ADC模块12的工作点电压为ADC模块12的参考电压的1/2。

在这种实施方式中，利用分压电阻对恒定电压进行分压，可获得ADC模块12的参考电压，以及，其工作点电压为该参考电压的固定比例，则，可通过调整参考电压的方式调整工作点电压，以保证分压后的工作点电压可以与DAC模块11的工作点电压相同。

进而，在一些实施例中，处理器14或者ADC模块12还用于：通过调整分压电阻的阻值调整ADC模块12的参考电压，以使DAC模块11的工作点电压和ADC模块12的工作点电压相等。

在这种实施方式中，在DAC模块11的参考电压已知的情况下，ADC模块12需要设定的工作点电压也是已知的，那么，ADC模块12被对应的固定为需要设定的工作点电压，则，将已知的工作点电压作为前提条件，调整分压电阻的阻值，对ADC模块12的参考电压进行调整，以实现工作点电压的调整，便能使ADC模块12的工作点电压与DAC模块11的工作点电压一致。

此外，在这种实施方式中，ADC模块12的工作点电压的控制，可以由ADC模块12自身实现，也可以由处理器14实现，在此不作限定。

在本申请实施例中，通过调整分压电阻的阻值，可以调整ADC模块12的参考电压，以起到工作点电压的调整作用，以使DAC模块11的工作点电压和ADC模块12的工作点电压相等。

对于处理器14来说，为了提高处理器14的数据处理的精度，在一些实施例中，处理器14还用于对第一输出电压和第二输出电压进行滤波和下采样处理，进而，第一输出电压和第二输出电压均为经过滤波器和下采样处理后的电压。对应的，最终用于校准值确定的电压，也为经过滤波处理和下采样处理后的第一输出电压和第二输出电压。

在本申请实施例中，通过对第一输出电压和第二输出电压进行滤波和下采样处理，提高最终的校准结果的准确性。

对于处理器14来说，基于第一输出电压和第二输出电压确定DAC模块11的校准值。

在一些实施例中，DAC模块11的校准值可以为：第一输出电压与第二输出电压的差值，即U1(第一输出电压)-U2(第二输出电压)。在DAC模块11的输入端加入电压大小为第一输出电压和第二输出电压的差值的校准值之后，便可以实现DAC模块11的直流偏置电压的校准。

可以理解，在校准电路中，从DAC模块11，到ADC模块12，再到处理器14，这整个通道，存在着增益，该增益可能会对直流偏置电压的校准有影响。

因此，在一种实施方式中，处理器14还用于确定校准电路的增益，并根据第一输出电压、第二输出电压和增益确定DAC模块11的校准值。

具体的，DAC模块11的校准值可以为：(UI-U2)/gain。其中，U1为第一输出电压，U2为第二输出电压，gain为增益。

在本申请实施例中，整个校准电路中可能存在增益，结合该增益、第一输出电压和第二输出电压，提高最终确定的校准值的准确性。

在一些实施例中，上述的增益可以通过实时测量的方式确定，也可以通过预先测量的方式确定，或者其他的获取方式，在此不作限定。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种音频DAC的校准电路，其特征在于，包括：

DAC模块；

ADC模块；

控制开关，连接在所述ADC模块的输入端与所述DAC模块的输出端之间；

处理器，所述处理器与所述ADC模块的输出端电连接；

其中，在所述控制开关为第一状态时，所述ADC模块的输入端短接，所述处理器用于获取所述ADC模块的第一输出电压；在所述控制开关为第二状态时，所述DAC模块的输出端与所述ADC模块的输入端电连接，所述处理器用于获取所述ADC模块的第二输出电压；所述处理器还用于根据第一输出电压和所述第二输出电压确定所述DAC模块的校准值。

2.根据权利要求1所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，所述控制开关包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；

其中，所述第一开关的一端与所述ADC模块的第一输入端电连接，所述第一开关的第二端与所述ADC模块的第二输入端电连接；

所述第二开关连接在所述DAC模块的第一输出端与所述ADC模块的第二输入端之间；

所述第三开关连接在所述DAC模块的第二输出端与所述ADC模块的第一输入端之间；

所述第四开关连接在所述DAC模块的第二输出端与所述ADC模块的第二输入端之间；

所述第五开关连接在所述DAC模块的第一输出端与所述ADC模块的第一输入端之间。

3.根据权利要求2所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，在所述控制开关为所述第一状态时，所述第一开关闭合，所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关均断开。

4.根据权利要求2所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，在所述控制开关为所述第一状态时，所述第三开关和所述第四开关闭合，所述第一开关、所述第二开关和所述第五开关均断开。

5.根据权利要求2所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，在所述控制开关为所述第一状态时，所述第二开关和所述第五开关闭合，所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关断开。

6.根据权利要求2所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，在所述控制开关为所述第二状态时，所述第二开关和所述第三开关闭合，所述第一开关、所述第四开关和所述第五开关断开。

7.根据权利要求2所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，在所述控制开关为所述第二状态时，所述第四开关和所述第五开关闭合，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关断开。

8.根据权利要求1-7任一项所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，在所述控制开关为第二状态时，所述DAC模块的工作点电压和所述ADC模块的工作点电压相等。

9.根据权利要求8所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，所述DAC模块的工作点电压为所述DAC模块的参考电压，所述ADC模块包括分压电阻，所述ADC模块的参考电压为经过所述分压电阻分压后的电压，所述ADC模块的工作点电压为所述ADC模块的参考电压的1/2。

10.根据权利要求9所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，所述处理器或者所述ADC模块还用于：通过调整所述分压电阻的阻值调整所述ADC模块的参考电压，以使所述DAC模块的工作点电压和所述ADC模块的工作点电压相等。

11.根据权利要求1-7任一项所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，所述第一输出电压和所述第二输出电压均为经过滤波和下采样处理后的电压。

12.根据权利要求1-7任一项所述的音频DAC的校准电路，其特征在于，所述处理器还用于确定所述校准电路的增益，并根据所述第一输出电压、所述第二输出电压和所述增益确定所述DAC模块的校准值。

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