探索 EVAL - ADAU1701MINIZ 評估板：音頻處理的新利器

在音頻處理領(lǐng)域，一款優(yōu)秀的評估板能為工程師們提供便捷且高效的開發(fā)體驗(yàn)。今天，我們就來深入了解一下 EVAL - ADAU1701MINIZ 評估板，看看它能為我們帶來怎樣的驚喜。

文件下載：EVAL-ADAU1701MINIZ.pdf

評估板概述

EVAL - ADAU1701MINIZ 是 ADAU1701 SigmaDSP? 迷你評估板，它提供立體聲線路電平模擬音頻輸入以及數(shù)字音頻接口。其中，ADAU1701 的兩個 DAC 通道連接到 SSM2306 無濾波器 D 類放大器，另外兩個通道則連接到線路電平輸出。該評估板可通過連接到 I2C 通信接口的 USBi 接口控制板進(jìn)行控制，還配備了板載自啟動 EEPROM，能讓板子獨(dú)立于 Analog Devices 的 SigmaStudio? 軟件運(yùn)行。同時，按鈕、LED 和電位器直接連接到 ADAU1701 的 GPIO 引腳，方便用戶進(jìn)行控制。而且，它還可用于評估 Analog Devices 的 ADAU1702 和 ADAU1401 音頻處理器。

包裝內(nèi)容

當(dāng)你拿到 EVAL - ADAU1701MINIZ 評估板時，包裝內(nèi)包含以下物品：

1. ADAU1701 迷你評估板：核心部件，承載著各種功能。
2. USBi 控制接口板：用于控制評估板。
3. USB 電纜：實(shí)現(xiàn)評估板與計(jì)算機(jī)的連接。
4. SigmaStudio 軟件：方便用戶進(jìn)行信號處理流程的圖形化配置。
5. 評估板文檔：為用戶提供詳細(xì)的使用說明和技術(shù)參數(shù)。

其他支持文檔

在使用評估板時，可參考 Analog Devices 官網(wǎng)（www.analog.com）上的以下文檔：

1. ADAU1701、ADAU1702 和 ADAU1401 數(shù)據(jù)手冊：詳細(xì)介紹芯片的技術(shù)規(guī)格。
2. SSM2306 數(shù)據(jù)手冊：關(guān)于放大器的詳細(xì)資料。
3. AN - 923 應(yīng)用筆記：介紹如何在自啟動模式下使用 ADAU1701/ADAU1702 設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
4. AN - 951 應(yīng)用筆記：講解如何使用 SigmaDSP GPIO 引腳進(jìn)行硬件控制。
5. SigmaStudio 幫助軟件：作為包裝內(nèi)的一部分，可幫助用戶更好地使用軟件。

評估板設(shè)置

快速上手

要快速開始使用評估板，需完成以下幾個步驟：安裝 SigmaStuido 軟件、插入 USBi、給板子通電、連接音頻電纜并設(shè)置開關(guān)和跳線。

安裝 SigmaStudio 軟件

1. 打開提供的 zip 文件，將文件提取到你的 PC 上；或者將 SigmaStudio CD 插入 PC 光驅(qū)，選擇 SigmaStudio 文件夾。
2. 若之前未安裝 Microsoft .NET Framework 2.0 版本，雙擊 dotnetfx.exe 進(jìn)行安裝。
3. 雙擊 setup.exe 并按照提示操作，安裝完成后無需重啟計(jì)算機(jī)。

設(shè)置硬件

1. 將 USBi 插入評估板上的控制端口。
2. 將 USB 電纜連接到計(jì)算機(jī)和 USBi。
3. 當(dāng)提示安裝驅(qū)動程序時，選擇“從列表或指定位置安裝”。
4. 選擇“在這些位置中搜索最佳驅(qū)動程序”。
5. 勾選“在搜索中包含此位置”，USBi 驅(qū)動程序位于 C:Program FilesAnalog Devices IncSigma StudioUSB drivers。
6. 點(diǎn)擊“下一步”，若提示選擇驅(qū)動程序，選擇 CyUSB.sys；若在 XP 系統(tǒng)中出現(xiàn)軟件未通過 Windows Logo 測試的消息，點(diǎn)擊“繼續(xù)”。

給板子通電

評估板可以通過 USBi 或板上提供的電源供電。若要讓板子獨(dú)立于計(jì)算機(jī)運(yùn)行，斷開跳線 J3 并在 J2 處連接電源，此時電源指示燈 LED D3 應(yīng)亮起。

連接音頻電纜

使用 1/8” 電纜連接立體聲模擬輸入和輸出：

1. 將音頻源連接到輸入 J5 插孔。
2. 將輸出 J6 插孔連接到揚(yáng)聲器或耳機(jī)。

設(shè)置開關(guān)和跳線

要將評估板配置為立體聲模擬輸入和輸出，需按照說明設(shè)置開關(guān)和跳線。

創(chuàng)建首個 SigmaStudio 項(xiàng)目

以 EQ 濾波器和輔助音量控制項(xiàng)目為例，具體步驟如下：

硬件配置標(biāo)簽操作

1. 從樹形工具箱中將 ADAU1701 和 USBi 單元拖到硬件配置標(biāo)簽的空白處，若使用其他處理器，拖動相應(yīng)單元。
2. 通過點(diǎn)擊并拖動，將 USBi 單元的頂部藍(lán)色輸出引腳連接到 ADAU1701 單元的綠色輸入引腳。

原理圖標(biāo)簽操作

1. 點(diǎn)擊原理圖標(biāo)簽。
2. 在樹形工具箱中展開 IO 文件夾，選擇 Input，將 Input 單元拖動到工作區(qū)。
3. 在 IO 文件夾中選擇 GPIO，再選擇 Input，將 Auxiliary ADC Input 拖動到工作區(qū)。
4. 在 Auxiliary ADC Input 單元（標(biāo)記為 ADC In1）上，從下拉菜單中選擇 AUX_ADC_3。
5. 展開 Filters，選擇 Second Order，再選擇 Single Precision，然后選擇 2 Ch，拖動 Medium Size Eq 單元。
6. 右鍵單擊標(biāo)記為 Gen Filter1 的 General (2nd Order) 單元，點(diǎn)擊“Grow Algorithm”，選擇 1. 2 Channel – Single Precision，再選擇 4，創(chuàng)建一個五頻段均衡器，可點(diǎn)擊單元上的藍(lán)色框修改每個頻段的通用濾波器設(shè)置。
7. 展開 Volume Controls，選擇 Adjustable Gain、Ext Control、Clickless SW Slew，然后拖動 Single slew ext vol 單元。
8. 展開 Muxes/Demuxes，選擇 Switch，再選擇 2 Ch，拖動 Stereo Switch 2xN 單元。
9. 展開 IO，選擇 Output，將四個 Output 單元拖動到工作區(qū)。
10. 為每個輸出從下拉菜單中選擇一個 DAC 輸出，DAC0 和 DAC1 分別是放大器左右輸出（對應(yīng)圖中板子上標(biāo)記的 J4），DAC2 和 DAC3 分別是立體聲線路輸出的左右聲道輸出（對應(yīng)圖中 J6）。
11. 按照圖示連接所有單元。

完成硬件配置標(biāo)簽設(shè)置

1. 在硬件配置標(biāo)簽的 GPIO 框下，選擇 MP8 旁邊的下拉菜單，設(shè)置為 ADC3，這樣板上的旋轉(zhuǎn)電位器就可以與原理圖窗口中的 Auxiliary ADC Input 單元配合使用，用作音量控制。
2. 確保項(xiàng)目板已通電并連接到 PC。
3. 在 SigmaStudio 中選擇“Link - Compile - Download”按鈕，若項(xiàng)目編譯無錯誤，將進(jìn)入“Ready - Download”模式。

啟動音頻源聽到音頻播放后，旋轉(zhuǎn)板上的電位器即可實(shí)時控制音量并影響音頻輸出。

評估板使用詳解

ADAU1701 SigmaDSP

ADAU1701 是一款完整的單芯片音頻系統(tǒng)，集成了 28 位/56 位音頻 DSP、ADC、DAC 和類似微控制器的控制接口。它能進(jìn)行多種信號處理，如均衡、分頻、低音增強(qiáng)、多頻段動態(tài)處理、延遲補(bǔ)償、揚(yáng)聲器補(bǔ)償和立體聲圖像擴(kuò)展等，可彌補(bǔ)揚(yáng)聲器、放大器和聆聽環(huán)境的現(xiàn)實(shí)局限，顯著提升感知音頻質(zhì)量，其信號處理能力堪比高端錄音室設(shè)備。大部分處理在全 56 位雙精度模式下完成，能實(shí)現(xiàn)出色的低電平信號性能。它是一款完全可編程的 DSP，用戶可使用易用的 SigmaStudio 軟件通過圖形化方式配置自定義信號處理流程。ADAU1701 程序可在開機(jī)時通過自身自啟動機(jī)制從串行 EEPROM 加載，也可從外部微控制器加載，關(guān)機(jī)時，參數(shù)的當(dāng)前狀態(tài)可從 ADAU1701 寫回 EEPROM，下次運(yùn)行程序時可召回。兩個 Σ - Δ ADC 和四個 Σ - Δ DAC 提供 98.5 dB 的模擬輸入到模擬輸出動態(tài)范圍，每個 ADC 的 THD + N 為 - 83 dB，每個 DAC 的 THD + N 為 - 90 dB，數(shù)字輸入和輸出端口可無縫連接其他 ADC 和 DAC，該芯片通過 I2C? 總線或 4 線 SPI? 端口進(jìn)行通信。

電源供應(yīng)

電源電路由 5 V 轉(zhuǎn) 3.3 V 的 ADP3336 直流穩(wěn)壓器、濾波器和 LED 指示燈組成。連接到 ADP3336 的 FB 引腳的電阻和電容用于設(shè)置輸出電壓。電源可由 USBi 板、電源連接器 J2 提供，也可通過連接到 J1 的電池供電。使用 USBi 從 USB 端口的 5 V 直流電為 EVAL - ADAU1701MINIZ 供電（默認(rèn)設(shè)置）時，應(yīng)連接跳線 J3；使用 J1 或 J2 上的外部 5 V 直流電源時，應(yīng)斷開 J3 上的跳線。當(dāng) EVAL - ADAU1701MINIZ 通電時，LED D3 亮起綠色，ADAU1701 數(shù)字電路由芯片自帶的穩(wěn)壓器和晶體管 Q1 產(chǎn)生的 1.8 V 電源供電。

模擬音頻輸入

每個立體聲模擬輸入信號在連接到 ADAU1701 的 ADC 之前，會先連接到抗混疊濾波器和交流耦合電容。與 ADC 輸入串聯(lián)的電阻與 ADAU1701 上的 ADC_RES 電阻配合，用于設(shè)置 ADC 的滿量程均方根輸入電壓，此處設(shè)置為 1.0 V rms。

模擬音頻線路輸出

ADAU1701 包含四個 Σ - Δ DAC，DAC 的 SNR 為 104 dB，THD + N 為 - 90 dB，滿量程輸出為 0.9 V rms（2.5 V p - p），DAC 處于反相配置，若不希望輸入到輸出的信號反轉(zhuǎn)，可在 ADAU1701 DSP 程序流程中反轉(zhuǎn)信號。DAC 2 和 DAC 3 連接到一個單極點(diǎn)無源低通濾波器，截止頻率為 50 kHz，可有效過濾 DAC 的帶外噪聲。

D 類放大器輸出

ADAU1701 的 DAC 0 和 DAC 1 連接到 SSM2306，這是一款 2 W 無濾波器 D 類放大器，具有內(nèi)置輸出級，可驅(qū)動 2 W 到 4 Ω 負(fù)載或 1.4 W 到 8 Ω 負(fù)載，可根據(jù)引腳說明將揚(yáng)聲器連接到 J4。

評估板時鐘

ADAU1701 片上時鐘振蕩器可驅(qū)動外部晶體產(chǎn)生主時鐘，開關(guān) S1 可用于斷開晶體連接，改用 J7 上輸入的外部 MCLK 信號。晶體 Y1 為 12.288 MHz，因此 ADAU1701 以 48 kHz 的采樣率運(yùn)行。

外部數(shù)字音頻輸入

要使用 ADAU1701 的數(shù)字音頻輸入端口，需使用 J7 接口將串行數(shù)據(jù)、BCLK 和 LRCLK 信號連接到外部源，且該源需與 ADAU1701 同步，因此 MCLK 也應(yīng)輸入到該接口。在 SigmaStudio 軟件中，可通過輸入單元訪問數(shù)字輸入通道 0 到通道 7，并在軟件中配置 ADAU1701 的相應(yīng)多功能引腳。

I2C 通信接口

I2C 通信接頭 J8 連接到 ADAU1701 通信端口，除了 I2C 信號，J8 還包含 DSP 復(fù)位信號和 USB 總線電源，通常將 USBi（EVAL - ADUSB2）連接到該接頭，以實(shí)現(xiàn)與 SigmaStudio 的通信。

自啟動 EEPROM

SigmaStudio 可將一組程序 RAM、參數(shù) RAM 和寄存器設(shè)置下載到 EVAL - ADAU1701MINIZ 自啟動 EEPROM，需先禁用寫保護(hù)開關(guān) S5。下載時，編譯項(xiàng)目，然后在硬件配置標(biāo)簽中右鍵單擊 ADAU1701，選擇“Write Latest Compilation to E2PROM”。只要板子通電且 EEPROM 內(nèi)容有效，ADAU1701 會自動自啟動，按下復(fù)位開關(guān)（S2）可確保在板子通電時 ADAU1701 自啟動。

GPIO 接口

ADAU1701 有 12 個多功能引腳，可用作數(shù)字 GPIO 或輔助 ADC 輸入。在 EVAL - ADAU1701MINIZ 上，部分引腳連接到 LED 用作輸出，部分引腳連接到按鈕和上拉電阻用作輸入，還有引腳連接到線性電位器用作輔助 ADC 輸入，以及連接到 SSM2306 放大器的 (overline{SD}) 引腳，可控制其電源開關(guān)。

回寫觸發(fā)晶體管

回寫觸發(fā)晶體管電路用于在電源（DVDD）中斷時向 ADAU1701 的 WB 引腳發(fā)送高脈沖。正常運(yùn)行時，DVDD 為高電平（+ 5 V），晶體管 Q2 導(dǎo)通，WB 信號保持低電平；電源移除時，晶體管截止，WB 信號線上發(fā)送高脈沖到 ADAU1701，穩(wěn)壓器上的兩個 220 μF 大電容可保持 DVDD 高電平，直到數(shù)據(jù)回寫傳輸完成，為 ADAU1701 和自啟動 EEPROM 提供足夠的電源電壓。

復(fù)位

按下開關(guān) S2 時，ADM811 為 ADAU1701 提供干凈的低電平有效復(fù)位信號。

其他信息

原理圖和布局

文檔中提供了評估板的原理圖和布局圖，方便工程師了解板子的電路結(jié)構(gòu)和元件布局。

訂購信息

詳細(xì)列出了評估板的物料清單，包括元件的數(shù)量、參考編號、描述、制造商和零件編號等信息。同時，訂購指南中表明 EVAL - ADAU1701MINIZ 為評估板，且后綴 Z 表示符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。

ESD 注意事項(xiàng)

該評估板是靜電放電（ESD）敏感設(shè)備，盡管產(chǎn)品具有專利或?qū)Ｓ?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/保護(hù)電路/" target="_blank">保護(hù)電路，但受到高能量 ESD 時仍可能損壞，因此應(yīng)采取適當(dāng)?shù)?ESD 預(yù)防措施，避免性能下降或功能喪失。

EVAL - ADAU1701MINIZ 評估板在音頻處理方面表現(xiàn)出色，功能豐富且易于使用。希望廣大電子工程師能通過本文對該評估板有更深入的了解，在實(shí)際開發(fā)中充分發(fā)揮其優(yōu)勢，創(chuàng)造出更優(yōu)質(zhì)的音頻產(chǎn)品。你在使用類似評估板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。