高性能音頻編解碼器AD1937：特性、規(guī)格與應(yīng)用解析

在音頻處理領(lǐng)域，一款高性能的編解碼器對于實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)音頻效果至關(guān)重要。AD1937作為一款備受關(guān)注的音頻編解碼器，具備諸多出色特性，廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。下面我們就來詳細(xì)了解一下AD1937的相關(guān)信息。

文件下載：AD1937.pdf

一、AD1937概述

AD1937是一款高性能單芯片編解碼器，它集成了四個帶差分輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADCs）和八個帶差分輸出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DACs），采用了ADI公司專利的多位Σ - Δ架構(gòu)。該編解碼器通過I2C端口，允許微控制器調(diào)整音量和許多其他參數(shù)，并且工作于3.3V的數(shù)字和模擬電源，采用64引腳的LQFP封裝，同時具備低電磁干擾（EMI）設(shè)計。

二、主要特性

時鐘與電源

• 時鐘生成：支持PLL生成時鐘或直接使用主時鐘，在不同采樣率下可靈活配置，例如在48kHz采樣率下，可通過PLL從LR（幀）時鐘或外部晶體派生主時鐘，也可使用抑制位時鐘。
• 電源供應(yīng)：采用單3.3V電源供電，降低了功耗和電磁輻射，同時能夠耐受5V邏輯輸入。

性能指標(biāo)

• 動態(tài)范圍和信噪比：DAC動態(tài)范圍可達(dá)112dB，ADC動態(tài)范圍可達(dá)107dB，信噪比表現(xiàn)出色，能有效減少噪聲干擾。
• 總諧波失真 + 噪聲（THD + N）：低至 - 96dB，保證了音頻信號的高保真度。

功能特點

• 采樣率和分辨率：支持24位分辨率和8kHz至192kHz的采樣率，滿足不同音頻應(yīng)用的需求。
• 控制模式：具備I2C控制功能，可靈活調(diào)整參數(shù)；軟件可控的無咔嗒聲靜音和軟件掉電功能，方便用戶操作。
• 數(shù)據(jù)格式和模式：支持右對齊、左對齊、I2S和TDM模式，以及主從模式，最多可實現(xiàn)16通道的輸入輸出。

三、規(guī)格參數(shù)

測試條件

在特定的測試條件下對AD1937進(jìn)行性能評估，如電源電壓為3.3V，溫度范圍根據(jù)不同規(guī)格表有所不同，主時鐘為12.288MHz（48kHz采樣率，256×fS模式）等。

模擬性能

• ADC性能：分辨率為24位，在不同條件下動態(tài)范圍和總諧波失真 + 噪聲表現(xiàn)良好，例如在20Hz至20kHz、 - 60dB輸入時，無濾波器（RMS）動態(tài)范圍為96 - 102dB，帶A加權(quán)濾波器（RMS）動態(tài)范圍為98 - 105dB。
• DAC性能：同樣為24位分辨率，動態(tài)范圍更優(yōu)，在20Hz至20kHz、 - 60dB輸入時，帶A加權(quán)濾波器（平均）動態(tài)范圍可達(dá)112dB，總諧波失真 + 噪聲在不同通道運(yùn)行時也有相應(yīng)指標(biāo)。

數(shù)字規(guī)格

在 - 40°C至 + 125°C的溫度范圍內(nèi)，DVDD為3.3V ± 10%時，輸入輸出電壓、輸入泄漏電流和輸入電容等都有明確的規(guī)格要求。

電源規(guī)格

包括不同電源引腳的電壓范圍、正常工作和掉電時的電流消耗，以及電源抑制比等參數(shù)。例如，數(shù)字電源DVDD和模擬電源AVDD范圍為3.0 - 3.6V，VSUPPLY范圍為4.5 - 5.5V。

數(shù)字濾波器

ADC和DAC的數(shù)字濾波器在不同采樣率下有不同的參數(shù)，如通帶、過渡帶、阻帶、阻帶衰減和群延遲等，以確保音頻信號的準(zhǔn)確處理。

時序規(guī)格

規(guī)定了輸入主時鐘（MCLK）和復(fù)位的相關(guān)時序參數(shù)，如MCLK占空比、頻率、復(fù)位時間等，以及I2C總線的時鐘頻率和相關(guān)時間參數(shù)。

四、工作原理

ADC工作原理

AD1937中的四個ADC通道配置為兩個立體聲對，采用差分輸入。ADC可在48kHz、96kHz或192kHz的標(biāo)稱采樣率下工作，內(nèi)部集成了數(shù)字抗混疊濾波器，具有79dB的阻帶衰減和線性相位響應(yīng)，過采樣比為128。數(shù)字輸出通過兩個串行數(shù)據(jù)輸出引腳提供，也可使用TDM模式訪問多達(dá)16個通道。為了獲得最佳性能，ADC應(yīng)從差分信號源驅(qū)動，輸入引腳連接到內(nèi)部開關(guān)電容，需使用外部電阻和電容進(jìn)行隔離。此外，還可通過數(shù)字高通濾波器去除殘余直流偏移。

DAC工作原理

DAC通道分為四個立體聲對，提供八個差分模擬輸出，以提高噪聲和失真性能。DAC內(nèi)部集成了數(shù)字重建濾波器，在不同采樣率下有不同的過采樣比和阻帶衰減。每個通道都有獨(dú)立可編程的衰減器，可在255步內(nèi)以0.375dB的增量進(jìn)行調(diào)整。數(shù)字輸入通過四個串行數(shù)據(jù)輸入引腳提供，也可使用TDM模式。輸出引腳具有1.5V的標(biāo)稱共模直流電平，推薦使用外部低通濾波器去除高頻噪聲并進(jìn)行差分 - 單端轉(zhuǎn)換。

時鐘信號

片上鎖相環(huán)（PLL）可從LRCLK引腳或MCLKI/MCLKXI引腳參考輸入采樣率，默認(rèn)上電時為256×fS。不同采樣率下，內(nèi)部時鐘頻率有所不同，ADC內(nèi)部時鐘為256×fS，DAC內(nèi)部時鐘根據(jù)模式變化。PLL可在相關(guān)寄存器中進(jìn)行掉電操作，為確?？煽挎i定，在改變PLL模式或參考時鐘不穩(wěn)定時，可先對PLL進(jìn)行掉電再上電。同時，為保證高性能，應(yīng)將內(nèi)部主時鐘信號的時鐘抖動限制在小于300ps rms的時間間隔誤差內(nèi)。

五、應(yīng)用領(lǐng)域

汽車音頻系統(tǒng)

AD1937的高性能和低EMI設(shè)計使其非常適合汽車音頻環(huán)境，能夠提供清晰、高質(zhì)量的音頻信號，滿足汽車用戶對音頻體驗的需求。

家庭影院系統(tǒng)

在家庭影院中，需要處理多通道音頻信號，AD1937的多通道輸入輸出能力和高保真性能可以為用戶帶來沉浸式的音頻體驗。

機(jī)頂盒

機(jī)頂盒需要對各種音頻格式進(jìn)行解碼和處理，AD1937的高分辨率和靈活的采樣率支持能夠滿足不同音頻源的需求。

數(shù)字音頻效果處理器

對于需要對音頻進(jìn)行特效處理的設(shè)備，AD1937的高性能和可配置性使其能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜的音頻效果。

六、總結(jié)

AD1937作為一款高性能的音頻編解碼器，憑借其出色的特性、豐富的功能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在音頻處理市場中具有重要的地位。電子工程師在設(shè)計音頻系統(tǒng)時，可以根據(jù)具體需求充分利用AD1937的優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的音頻解決方案。你在使用AD1937或其他音頻編解碼器時，遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。