数字音频传输系统

随着电子技术和数字技术的快速发展，数字音频已广泛应用于广播电视的录制，广播和传输等各种应用领域。在许多情况下，模拟音频无法满足整个音响系统的最基本要求。
大型体育场扩声系统设计中的关键问题是如何解决弱音频信号的长距离高质量传输问题。对于大型场馆，需要传输的距离通常为几百米。
采用传统的模拟传输方法，很难解决信号丢失，电磁干扰和接地干扰等问题。数字音频的性能远远优于模拟模式，因此广播电视设备的数字化已成为必然趋势。
使用数字信号进行传输和处理的优点是数字信号对干扰不敏感。整个系统的信噪比和失真与传输距离无关。
对于长距离传输，其优异的性能指标是模拟传输所无法比拟的。目前，常用的数字音频接口标准主要包括AES / EBU（AES3-1992）接口，S / PD IF接口，MAD I接口等。
S / PD IF主要用作民用数字音频格式标准。 MAD I接口基于双通道AES / EBU接口。
AES / EBU接口标准主要用于专业数字音频领域。 AES / EBU的全称是Audio Engineering Society / Eu2ropean B roadcast Union，它已成为专业数字音频的流行标准，大量民用产品和专业音频数字设备如CD播放器，DAT，AES / EBU是由MD机器，数字调音台和数字音频工作站提供支持。
AES / EBU标准是由AES和EBU开发的数字音频传输标准。它是用于发送和接收数字音频信号的数字设备接口协议。
音频数据必须以2的补码编码。传输介质是一种电缆，它允许高带宽容量和由A / D转换器产生的并行数据字节的串行传输。
当串行发送16到20位并行字节时，首先发送最低有效位。必须添加字节时钟标志以指示每个样本的开始。
最后的数据流是双相代码编码，并且还包括时钟信息。嵌入在AES / EBU信号流中。
AES / EBU基于单个双绞线传输数字音频数据，使用串行比特传输协议在不均衡的情况下传输距离达100米的数据。它提供两个通道的音频数据（最多24位量化），并且通道自动定时和自同步。
它还提供了传输控制方法和状态信息（chan2nel状态位）的表示和一些错误检测功能。其时钟信息由发送侧控制，而比特流由AES / EBU控制。
AES / EBU的常见物理连接介质为：（1）平衡或差分连接，采用XLR（卡）连接器的三芯麦克风屏蔽电缆，参数阻抗为110Ω，电平范围为0.2~5 Vpp，抖动为±20 ns。 （2）单端不平衡连接，采用RCA插头的音频同轴电缆。
（3）使用光纤连接器的光学连接。自1992年AES / EBU修订以来，该标准已广泛应用于录音制作，数字电影和广播电视行业，成为最常见的数字音频格式，包括相关设备，接口，电缆，配件等，以及价格低廉。
发送端主要执行访问信号，A / D转换，格式编码和时钟生成的操作。为了在防止A / D转换中的混叠失真的同时增加信号的动态范围，应在模拟输入通道中提供信号调理电路和抗混叠滤波器。
接收端主要完成AES / EBU格式数据的接收和解码，恢复主时钟信号，同步信号，然后对音频数据进行D / A转换。 CS5381是CirrusLogic的120 dB，192 kHz高性能24位立体声模数转换器。
CS5381可以在主模式和从模式下工作。模式选择通过引脚2（M / S）完成，设计在主模式下工作。
CS5381采样率可由MD IV，M0和M1的三个引脚逻辑电平控制。可以根据所选的采样频率和MD IV引脚选择主时钟选择。
本设计选择48 kHz单速采样速率，12.288MHz有源晶体振荡器用作时钟源。 CS5381转换结果为24位补码形式的串行数据，左右声道交替输出，可通过LRCK高电平和低电平进行区分。
输出数据有两种格式，左对齐格式和I2S格式。此设计使用I2S格式。
数字音频的格式和传输由Cirrus Logic的数字音频发射器CS8406完成。 CS8406支持192 kHz的采样率，符合下一代音频格式。
它可以接收和编码音频和数字数据，然后将其复用并编码到电缆/光纤接口。