AD1938評(píng)估板使用指南：開啟高性能音頻編解碼器評(píng)估之旅

引言

在音頻處理領(lǐng)域，AD1938這款具備PLL的192 kHz、24位編解碼器憑借其卓越的性能備受關(guān)注。為了更好地評(píng)估AD1938的各項(xiàng)特性，評(píng)估板成為了工程師們不可或缺的工具。本文將詳細(xì)介紹AD1938評(píng)估板的相關(guān)內(nèi)容，包括其包裝內(nèi)容、設(shè)置方法、開關(guān)和跳線設(shè)置等，幫助工程師們快速上手，充分發(fā)揮評(píng)估板的作用。

文件下載：EVAL-AD1938AZ.pdf

評(píng)估板概述

包裝內(nèi)容

評(píng)估板的包裝中包含了AD1938評(píng)估板、USBi控制接口板以及USB電纜。同時(shí)，還提供了AD1938的數(shù)據(jù)手冊(cè)作為支持文檔。

功能概述

評(píng)估板需要連接外部±12 V直流電源和接地，板載穩(wěn)壓器為AD1938提供3.3 V電源。通過(guò)SPI接口對(duì)AD1938進(jìn)行控制，USBi控制接口板連接到PC的USB端口，通過(guò)帶狀電纜為評(píng)估板提供SPI訪問(wèn)。此外，還提供了圖形用戶界面（GUI）程序，方便在Microsoft Windows PC環(huán)境下對(duì)芯片進(jìn)行編程。評(píng)估板能夠演示和測(cè)試AD1938的大部分功能，包括四個(gè)ADC和八個(gè)DAC以及數(shù)字音頻端口。同時(shí)，還提供了額外的模擬電路（ADC輸入濾波器、DAC輸出濾波器/緩沖器）和數(shù)字接口（如S/PDIF），便于產(chǎn)品評(píng)估。所有模擬音頻接口都可通過(guò)立體聲音頻3.5 mm TRS連接器訪問(wèn)。

評(píng)估板設(shè)置

獨(dú)立模式

評(píng)估板和AD1938編解碼器可以在獨(dú)立模式下運(yùn)行，將AD1938的功能固定為I2S數(shù)據(jù)格式，運(yùn)行頻率為256 × fS（默認(rèn)寄存器條件）。通過(guò)將SDA/COUT（引腳24）拉低或拉高，可以在從模式和主模式（輸入和輸出）之間切換ADC BCLK和LRCLK端口，這可以通過(guò)移動(dòng)J5跳線到0或SDA/1來(lái)實(shí)現(xiàn)。在獨(dú)立從模式下，將DIP開關(guān)S2和S3都設(shè)置為關(guān)閉，旋轉(zhuǎn)十六進(jìn)制模式開關(guān)S4和S5都設(shè)置為0，S/PDIF接收器將作為L(zhǎng)RCLK、BCLK和SDATA的源。默認(rèn)的MCLK跳線設(shè)置將MCLK從S/PDIF接收器路由到AD1938。當(dāng)有有效的S/PDIF數(shù)據(jù)流連接到所選的S/PDIF輸入端口時(shí)，評(píng)估板將音頻從S/PDIF端口傳輸?shù)剿兴膫€(gè)立體聲輸出，并將立體聲IN1傳輸?shù)絊/PDIF輸出端口。通過(guò)將S3的位置8設(shè)置為開啟，可以選擇IN2。

SPI控制

通過(guò)將SPI端口連接到USBi，可以對(duì)評(píng)估板進(jìn)行交互式控制，以配置AD1938的寄存器。SPI跳線設(shè)置如圖4所示。Automated Register Window Builder軟件可用于控制AD1938，該軟件可在www.analog.com/AD1938上獲取。

軟件安裝

Automated Register Window Builder是一個(gè)用于直接實(shí)時(shí)控制AD1938寄存器的圖形用戶界面程序。該軟件的安裝步驟如下：

1. 在www.analog.com/AD1938上找到資源與工具列表。
2. 在列表中找到評(píng)估板和開發(fā)套件，點(diǎn)擊評(píng)估板/工具，打開提供的ARWBvXX.zip文件。
3. 雙擊提供的.msi文件，將文件提取到PC上的一個(gè)空文件夾中。
4. 雙擊setup.exe，按照提示安裝Automated Register Window Builder，無(wú)需重啟計(jì)算機(jī)。
5. 如果安裝后C:Program FilesAnalog Devices IncAutomatedRegWin文件夾中沒(méi)有AD1938的.xml文件，則將其從提取文件夾復(fù)制到該文件夾中。

硬件設(shè)置

設(shè)置USBi硬件的步驟如下：

1. 將USBi帶狀電纜插入J1頭。
2. 將USB電纜連接到計(jì)算機(jī)和USBi。
3. 當(dāng)提示安裝驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，選擇“從列表或指定位置安裝”，選擇“在這些位置搜索最佳驅(qū)動(dòng)程序”，勾選“在搜索中包含此位置”，在C:Program FilesAnalog Devices IncAutomatedRegWinUSB drivers中找到USBi驅(qū)動(dòng)程序，點(diǎn)擊“下一步”。如果提示選擇驅(qū)動(dòng)程序，選擇CyUSB.sys。如果PC運(yùn)行的是Windows XP，并且收到軟件未通過(guò)Windows徽標(biāo)測(cè)試的消息，請(qǐng)點(diǎn)擊“繼續(xù)”。安裝完成后，即可打開Automated Register Window Builder應(yīng)用程序，并加載評(píng)估板上該部件的.xml文件。

電源與時(shí)鐘設(shè)置

電源供應(yīng)

AD1938評(píng)估板需要±12 V直流電源輸入和接地，連接到三個(gè)接線柱上。+12 V的電流約為250 mA，-12 V的電流約為100 mA。板載穩(wěn)壓器為AD1938提供兩個(gè)3.3 V電源軌，分別用于AVDD和DVDD。DVDD還為板上的有源外圍組件供電。評(píng)估板上提供了跳線，方便接入AD1938的電源連接，可用于插入電流測(cè)量設(shè)備。

主時(shí)鐘設(shè)置

評(píng)估板上有一系列跳線，為用戶提供了很大的靈活性來(lái)選擇AD1938的MCLK時(shí)鐘源。MCLK可以來(lái)自六個(gè)不同的源：無(wú)源晶體、有源振蕩器、外部時(shí)鐘輸入、S/PDIF接收器和兩個(gè)頭連接。需要注意的是，板上的復(fù)雜可編程邏輯設(shè)備（CPLD）必須有一個(gè)有效的時(shí)鐘源，頻率不是關(guān)鍵因素。這些跳線塊也可以分配CPLD時(shí)鐘。大多數(shù)應(yīng)用中，評(píng)估板使用S/PDIF接收器或其中一個(gè)頭（HDR）輸入的MCLK。圖6至圖9顯示了板上有源振蕩器被禁用，以免干擾所選時(shí)鐘。CPLD的時(shí)鐘直接來(lái)自時(shí)鐘源。如果要使用評(píng)估板上的源驅(qū)動(dòng)HDR連接器的MCLK，則必須將SW2和/或SW3從IN位置切換到OUT位置。

PLL濾波器配置

AD1938的PLL可以根據(jù)PLL和時(shí)鐘控制0寄存器中的設(shè)置，從MCLK或LRCLK運(yùn)行。必須使用JP15將匹配的RC環(huán)路濾波器連接到LF（引腳47）。通常，MCLK濾波器是默認(rèn)選擇，也可以使用寄存器控制窗口將PLL編程為從LRCLK運(yùn)行，此時(shí)需要按照?qǐng)D13所示更改跳線。

音頻電纜連接

模擬音頻

模擬輸入和輸出使用3.5 mm TRS插孔，采用標(biāo)準(zhǔn)配置：尖端為左聲道，環(huán)為右聲道，套筒為接地。IN1和IN2的模擬輸入在1 V rms模擬信號(hào)下產(chǎn)生0 dBFS。板載緩沖電路創(chuàng)建差分信號(hào)，以最大2 V rms的電平驅(qū)動(dòng)ADC。DAC在0 dBFS時(shí)輸出0.8775 V rms單端信號(hào)，該信號(hào)在OUT連接器之前經(jīng)過(guò)緩沖和濾波。評(píng)估板上有測(cè)試點(diǎn)，可以直接訪問(wèn)ADC和DAC引腳，但需要注意ADC和DAC的共模電壓為1.5 V直流，操作時(shí)要避免不當(dāng)加載導(dǎo)致共模電壓下降，影響器件的余量和性能。ADC緩沖電路設(shè)計(jì)有一個(gè)開關(guān)（S1），允許用戶更改所有放大器的電壓參考，可以選擇GND、CM和FILTR作為參考。建議在更改此開關(guān)之前關(guān)閉評(píng)估板的電源，因?yàn)镃M和FILTR線路非常敏感，在AD1938處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，負(fù)載變化可能會(huì)導(dǎo)致不良影響。通過(guò)一系列跳線，可以在選擇CM和FILTR時(shí)將緩沖電路與ADC模擬端口進(jìn)行直流去耦。

數(shù)字音頻

有兩種類型的數(shù)字接口，即S/PDIF和離散串行接口。輸入和輸出S/PDIF端口具有光和同軸連接器。串行音頻連接器使用1 × 2、間距為100 mil的頭，帶有信號(hào)和接地引腳。HDR1和HDR2連接器上的ADC和DAC都提供LRCLK、BCLK和SDATA路徑。每個(gè)連接器都有一個(gè)MCLK連接，每個(gè)HDR MCLK接口都有一個(gè)開關(guān)，根據(jù)AD1938的主從狀態(tài)將端口設(shè)置為輸入或輸出。

開關(guān)和跳線設(shè)置

時(shí)鐘和控制

AD1938設(shè)計(jì)為在獨(dú)立模式下以48 kHz的采樣率（fS）運(yùn)行，MCLK為12.288 MHz（256 × fS）。在獨(dú)立從模式下，ADC和DAC端口都必須接收有效的BCLK和LRCLK。AD1938可以從S/PDIF接收器或HDR1連接器獲取時(shí)鐘，通過(guò)S2的位置2和位置3選擇ADC BCLK和LRCK端口的源。對(duì)于S/PDIF主模式，兩個(gè)開關(guān)都應(yīng)關(guān)閉；對(duì)于HDR1，S2的位置3應(yīng)開啟。通過(guò)S2的位置5和位置6選擇DAC BCLK和LRCK端口的源。對(duì)于S/PDIF主模式，兩個(gè)開關(guān)都應(yīng)關(guān)閉；對(duì)于HDR1，S2的位置6應(yīng)開啟。需要注意的是，HDR2未在CPLD路由代碼中實(shí)現(xiàn)。

S/PDIF音頻

評(píng)估板出廠時(shí)默認(rèn)選擇S/PDIF端口，十六進(jìn)制開關(guān)設(shè)置為0，所有DIP開關(guān)都設(shè)置為關(guān)閉。AD1938以獨(dú)立模式出廠（如圖2所示），BCLK和LRCLK信號(hào)從S/PDIF接收器傳輸?shù)紸D1938的ADC和DAC端口。在默認(rèn)配置下，DAC音頻路徑將S/PDIF音頻信號(hào)同時(shí)路由到AD1938的所有四個(gè)立體聲DSDATA輸入。旋轉(zhuǎn)開關(guān)S4允許用戶選擇單個(gè)立體聲對(duì)來(lái)傳輸模擬信號(hào)，位置0為默認(rèn)位置，位置1至位置4分別允許將S/PDIF輸入信號(hào)分配給對(duì)1至對(duì)4。此外，在默認(rèn)配置下，IN1模擬信號(hào)通過(guò)AD1938 ADC ASDATA1路徑路由到S/PDIF輸出。通過(guò)將S3 DIP開關(guān)的位置8從0更改為1，可以選擇IN2。

HDR連接器 - 串行音頻

通過(guò)DIP S3的位置6和位置7以及旋轉(zhuǎn)S4控制串行音頻與HDR1連接器之間的路由。對(duì)于DAC音頻信號(hào)路徑，S4的位置8將進(jìn)入HDR1 DSDATA1的數(shù)據(jù)信號(hào)分配給AD1938的所有四個(gè)DSDATA端口。S4的位置9將HDR1標(biāo)記的端口分配給AD1938上的相關(guān)端口。此外，選擇S4的位置7可以使所有傳輸?shù)紸D1938 DSDATA端口的數(shù)據(jù)靜音，從而顯示DAC的信噪比。如果要使用其他采樣率（fS），則必須連接USBi并相應(yīng)地編程AD1938寄存器。例如，將fS速率調(diào)整為96 kHz需要將ADC和DAC控制0寄存器的采樣率設(shè)置為96 kHz。

原理圖和藝術(shù)品

文檔中提供了評(píng)估板的詳細(xì)原理圖，包括ADC緩沖電路、串行數(shù)字音頻接口頭、S/PDIF接收和發(fā)送接口、串行數(shù)字音頻路由和控制CPLD、AD1938與MCLK選擇跳線、子卡接口、DAC緩沖電路、SPI控制接口和電源供應(yīng)等部分。這些原理圖為工程師們深入了解評(píng)估板的電路設(shè)計(jì)提供了重要參考。

CPLD代碼

文檔中包含了CPLD代碼，詳細(xì)定義了輸入輸出引腳和邏輯關(guān)系。工程師們可以通過(guò)修改代碼來(lái)改變CPLD的功能，以滿足不同的應(yīng)用需求。

訂購(gòu)信息和物料清單

文檔提供了評(píng)估板的訂購(gòu)信息和詳細(xì)的物料清單，包括各種電容、電阻、芯片、連接器等組件的型號(hào)、數(shù)量和制造商。這對(duì)于工程師們進(jìn)行物料采購(gòu)和評(píng)估板的生產(chǎn)組裝具有重要指導(dǎo)意義。

總結(jié)

AD1938評(píng)估板為工程師們提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，用于評(píng)估AD1938編解碼器的性能。通過(guò)合理設(shè)置評(píng)估板的各種參數(shù)和配置，可以充分發(fā)揮AD1938的優(yōu)勢(shì)，滿足不同音頻處理應(yīng)用的需求。在使用評(píng)估板時(shí)，工程師們需要仔細(xì)閱讀文檔，按照說(shuō)明進(jìn)行操作，同時(shí)注意ESD防護(hù)等事項(xiàng)，以確保評(píng)估板的正常運(yùn)行和性能穩(wěn)定。你在使用AD1938評(píng)估板的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。