解析AD1940/AD1941：28位多通道音頻處理器的卓越性能與應(yīng)用

在音頻處理領(lǐng)域，AD1940/AD1941這款28位單芯片多通道音頻SigmaDSP?脫穎而出，為音頻系統(tǒng)帶來(lái)了強(qiáng)大的信號(hào)處理能力。下面我們就來(lái)深入了解這款處理器的各項(xiàng)特性、功能及應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品特性

1. 強(qiáng)大的處理能力

AD1940/AD1941是一款16通道數(shù)字音頻處理器，能接受高達(dá)192 kHz的采樣率。其核心采用28位×28位乘法器和56位累加器，在全56位雙精度模式下進(jìn)行大部分處理，確保了出色的低電平信號(hào)性能，避免了極限循環(huán)或空閑音調(diào)的出現(xiàn)。

2. 靈活的編程與控制

• 可編程RAM：擁有完全可編程的程序RAM，可在開機(jī)后加載自定義程序；參數(shù)RAM能存儲(chǔ)1024個(gè)參數(shù)，通過(guò)控制端口可輕松更新參數(shù)。
• 安全加載功能：控制端口具備安全加載（safeload）特性，可在不影響輸出信號(hào)的情況下透明地更新參數(shù)。
• 目標(biāo)/斜率RAM：包含64個(gè)位置的目標(biāo)/斜率RAM，可用于通道音量控制或其他參數(shù)更新，實(shí)現(xiàn)無(wú)咔嗒聲的音量控制和動(dòng)態(tài)參數(shù)更新。

3. 豐富的接口與模式

• 串行數(shù)據(jù)端口：具有靈活的串行數(shù)據(jù)端口，支持I2S、左對(duì)齊、右對(duì)齊和TDM等串行端口模式，能與多種ADC、DAC等設(shè)備無(wú)縫連接。
• PLL時(shí)鐘：PLL可從64 × fS、256 × fS、384 × fS或512 × fS時(shí)鐘生成MCLK，適應(yīng)不同的時(shí)鐘速度。

4. 其他特性

• 低功耗模式：支持可編程低功耗模式，降低系統(tǒng)功耗。
• 快速啟動(dòng)：開機(jī)或復(fù)位后能快速啟動(dòng)和引導(dǎo)。
• 封裝形式：采用48引腳LQFP塑料封裝，適用于-40°C至+105°C的溫度范圍。

二、功能模塊

1. 信號(hào)處理

AD1940/AD1941旨在為立體聲或多通道播放系統(tǒng)提供常用的信號(hào)處理功能。其信號(hào)處理流程可通過(guò)ADI提供的軟件進(jìn)行圖形化設(shè)置和實(shí)時(shí)控制。許多信號(hào)處理功能采用全56位雙精度算術(shù)編碼，輸入和輸出字長(zhǎng)為24位，處理器中使用四個(gè)額外的余量位，允許內(nèi)部增益高達(dá)24 dB而不出現(xiàn)削波。

2. 控制端口

• SPI/I2C接口：AD1940使用4線SPI控制端口，AD1941使用2線I2C總線控制端口，可對(duì)所有內(nèi)存和寄存器進(jìn)行讀寫操作。
• 參數(shù)更新機(jī)制：為避免參數(shù)更新時(shí)產(chǎn)生噪聲，提供了安全加載寄存器，可在一個(gè)音頻幀內(nèi)將一組參數(shù)轉(zhuǎn)移到活動(dòng)程序中。

3. RAM和寄存器

• 參數(shù)RAM：28位寬，地址范圍為0至1023，可通過(guò)直接讀寫或安全加載兩種方式更新參數(shù)。
• 程序RAM：可存儲(chǔ)程序指令，支持直接寫入。
• 目標(biāo)/斜率RAM：用于實(shí)現(xiàn)平滑的參數(shù)更新，如音量控制和交叉淡入淡出效果。

4. 數(shù)據(jù)捕獲

AD1940/AD1941包含八個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)捕獲電路，可將信號(hào)處理流程中任意節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送到六個(gè)可通過(guò)控制端口讀取的寄存器或串行輸出引腳，方便調(diào)試和監(jiān)測(cè)內(nèi)部信號(hào)。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

AD1940/AD1941的應(yīng)用十分廣泛，涵蓋了汽車音響系統(tǒng)、數(shù)字電視、家庭影院系統(tǒng)、多通道音頻系統(tǒng)、迷你組件立體聲、多媒體音頻、數(shù)字揚(yáng)聲器分頻器、樂器以及飛機(jī)/客車的座椅內(nèi)音響系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 時(shí)鐘設(shè)置

MCLK輸入必須為64 × fS、256 × fS、384 × fS或512 × fS之一，通過(guò)PLL_CTRL0、PLL_CTRL1和PLL_CTRL2引腳設(shè)置時(shí)鐘模式。在改變時(shí)鐘模式時(shí)，需同時(shí)復(fù)位芯片，以避免輸出出現(xiàn)咔嗒聲或爆音。

2. 電壓調(diào)節(jié)

芯片內(nèi)置電壓調(diào)節(jié)器，可在沒有2.5 V電源的系統(tǒng)中使用3.3 V或5 V電源。選擇調(diào)節(jié)晶體管時(shí)，需考慮其電流放大系數(shù)和散熱能力。

3. 參數(shù)更新

在直接寫入大量數(shù)據(jù)到程序或參數(shù)RAM時(shí)，應(yīng)先禁用處理器核心，以防止音頻輸出出現(xiàn)噪聲。可根據(jù)程序是否使用目標(biāo)/斜率RAM作為主系統(tǒng)音量控制，選擇不同的加載程序和參數(shù)的步驟。

五、總結(jié)

AD1940/AD1941以其強(qiáng)大的處理能力、靈活的編程和控制、豐富的接口和模式，為音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了全面的解決方案。無(wú)論是在汽車音響、家庭影院還是其他音頻應(yīng)用中，都能顯著提升音頻質(zhì)量。電子工程師在設(shè)計(jì)音頻系統(tǒng)時(shí)，可充分利用這款處理器的特性，打造出高性能的音頻產(chǎn)品。你在使用類似音頻處理器時(shí)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。