電路功能與優(yōu)勢(shì)

　　圖1所示電路是一款低成本,、高性能SOUNDBAR系統(tǒng)，可接收模擬立體聲音頻信號(hào)作為輸入,，同時(shí)還能輸出最多8 通道音頻,，并單獨(dú)處理每通道的信號(hào)。該電路非常適用于小型擴(kuò)展插口和便攜式媒體設(shè)備,。該電路具有低功耗和高工作效率,，不會(huì)降低音頻質(zhì)量，還能驅(qū)動(dòng)耳機(jī),，而無(wú)需額外元件,。

　　ADAU1761是一款低功耗、立體聲音頻編解碼器,，集成數(shù)字音頻處理（亦稱為SigmaDSP?）,，具有兩個(gè)ADC，可接收兩個(gè)音頻通道，并利用集成式SigmaDSP?內(nèi)核對(duì)其進(jìn)行數(shù)字處理,。

　　SigmaDSP處理器針對(duì)音頻應(yīng)用優(yōu)化,，使用方便的SigmaStudio 開(kāi)發(fā)軟件可加快開(kāi)發(fā)速度。利用串行接口,， ADAU1761的輸出可發(fā)送多達(dá)八個(gè)數(shù)字音頻數(shù)據(jù)通道至輸出放大器,。 ADAU1761允許每通道處理不同的音頻信號(hào)，如針對(duì)特定揚(yáng)聲器配置調(diào)諧的音量控制,、自定義均衡,、濾波和空間化效果。 ADAU1761處理模擬音頻,，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式信號(hào)，驅(qū)動(dòng) SSM2518功率放大器,。

　　SSM2518是一款數(shù)字輸入D類音頻功率放大器,，可利用每通道2 W的連續(xù)功率，將兩個(gè)音頻通道輸出至4 Ω負(fù)載,。 SSM2518的通道映射功能允許選擇接口中可用的特定通道來(lái)輸出信號(hào),。這一功能使其成為環(huán)繞聲應(yīng)用的理想選擇。

　　圖1. 使用ADAU1761和SSM2518的SOUNDBAR系統(tǒng)（原理示意圖：未顯示所有連接和去耦）

　　電路描述

　　該電路有兩個(gè)主要模塊,。第一個(gè)是音頻輸入和處理模塊,，由 ADAU1761組成。第二個(gè)是輸出放大器級(jí),，由 SSM2518組成,。

　　音頻輸入和處理

　　ADAU1761的輸入路徑可同時(shí)接收兩個(gè)通道的單端或差分音頻信號(hào)。輸入信號(hào)發(fā)送至 ADAU1761的DSP內(nèi)核進(jìn)行處理,。使用ADI的SigmaStudio軟件,，可建立音頻信號(hào)路徑和處理算法。SigmaStudio的內(nèi)置庫(kù)允許將不同的處理模塊添加到信號(hào)流中,。一旦完成編程,，用戶便可完全控制不同的模塊（如音量控制、均衡器和濾波器）,。該軟件可加快開(kāi)發(fā)過(guò)程,，允許設(shè)計(jì)人員通過(guò)易于使用的圖形界面快速測(cè)試并調(diào)試算法和配置。

　　D類輸出放大器

　　SSM2518D類音頻功率放大器可接收串行數(shù)據(jù),，執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換,，并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。每個(gè) SSM2518都可利用每通道2 W的連續(xù)功率,，將兩個(gè)音頻通道輸出至4 Ω揚(yáng)聲器,。該電路使用了 4個(gè) SSM2518，可輸出8通道音頻,。通道映射功能讓每個(gè) SSM2518都可自接口輸出兩個(gè)通道的信號(hào),。有了這項(xiàng)功能,，每個(gè) SSM2518都可輸出不同通道信號(hào)。

　　I2C訪問(wèn)與配置寄存器

　　ADAU1761 和 SSM2518都集成內(nèi)部寄存器,，需配置后才可正常工作,。 SSM2518具有地址引腳，僅允許兩個(gè)器件在I2C 總線上擁有獨(dú)特地址,。4個(gè) SSM2518器件通過(guò)驅(qū)動(dòng)其中一個(gè)器件的ADDR引腳至高電平,，同時(shí)保持其他三個(gè)器件為低電平完成配置（也可驅(qū)動(dòng)一個(gè)器件至低電平但保持其他器件高電平）。微控制器或主機(jī)使用I2C接口配置該器件的寄存器,。具有獨(dú)特地址的器件現(xiàn)在能夠與總線通信,，并配置。在其他三個(gè)器件上重復(fù)此過(guò)程,?？衫孟到y(tǒng)控制器進(jìn)行地址控制；系統(tǒng)控制器控制地址引腳的邏輯電平,。

　　串行數(shù)據(jù)接口

　　串行數(shù)據(jù)接口使用I2S或TDM兼容數(shù)據(jù)流傳輸音頻數(shù)據(jù),。傳輸?shù)男盘?hào)包括位時(shí)鐘（BCLK）、幀時(shí)鐘（LRCLK）和數(shù)據(jù) （SDATA）,。 ADAU1761配置為主機(jī),，用作BCLK、LRCLK和 SDATA的信號(hào)源,，發(fā)送信號(hào)至 SSM2518,。器件必須同步主機(jī)時(shí)鐘MCLK才能正確工作。通常采用12.288 MHz晶體振蕩器作為主機(jī)時(shí)鐘,。 ADAU1761 和 SSM2518的片內(nèi)頻率乘法器/分頻器可產(chǎn)生需要的內(nèi)部時(shí)鐘,。時(shí)鐘和信號(hào)線路必須遵循特定的布局防護(hù)措施。必須考慮 ADAU1761 和 SSM2518的內(nèi)部電容,，以保持時(shí)鐘和信號(hào)的完整性,。可能需要使用

　　緩沖器來(lái)防止負(fù)載效應(yīng),。

　　串行數(shù)據(jù)信號(hào)可配置為I2S,、TDM-4或TDM-8以便分別在每個(gè)音頻幀內(nèi)搭載2/4/8路音頻通道。

　　輸出噪聲電壓和信噪比性能

　　為了測(cè)量輸出噪聲電壓,，可將輸入接地或端接適當(dāng)?shù)淖杩?，并在放大器輸出端測(cè)量輸出電壓。使用A加權(quán)濾波器,，可在22 Hz至22 kHz帶寬內(nèi)完成電壓測(cè)量,。所有8個(gè)通道的平均測(cè)量噪聲為66 μV rms。在所有通道中，以2 W輸出和 4 Ω負(fù)載為參考的信噪比大于90 dB,。

　　輸出功率和失真性能

　　輸出功率和THN+N可通過(guò)施加純音輸入,，并在放大器輸出端使用音頻分析儀測(cè)得。使用1 kHz正弦波作為輸入時(shí),，該電路在2 W額定輸出功率下具有低于1% THD+N的良好性能,，如圖2所示。

　　圖2. 輸出功率和THD+N與輸入電壓的關(guān)系

　　頻率響應(yīng)性能

　　通過(guò)向輸入端施加一個(gè)固定電壓電平的純正弦波,，同時(shí)在 20 Hz至20 kHz音頻頻譜范圍內(nèi)掃描頻率,，即可測(cè)得頻率響應(yīng)。電壓在輸出端測(cè)量,，并與1 kHz參考電平作比較,。1 kHz 時(shí)的輸出功率設(shè)為2 W。數(shù)據(jù)顯示不同頻率下的輸出變化小于±0.5 dB,。頻譜范圍內(nèi)的THD+N同樣小于1%,，如圖3所示。

　　圖3. 輸出功率和THD+N與輸入頻率的關(guān)系

　　常見(jiàn)變化

　　本電路還可采用其他SigmaDSP處理器通過(guò)I2S/串行數(shù)據(jù)端口進(jìn)行設(shè)置,，同時(shí)支持TDM。根據(jù)具體應(yīng)用和用戶的要求,，可用 AD1940,、 AD1941、ADAU1401A,、 ADAU144x 和 ADAU170x系列器件代替 ADAU1761,。所有器件均支持串行數(shù)據(jù)輸出和8通道TDM，但存儲(chǔ)器尺寸,、處理功率和輸入/ 輸出接口各不相同,。 ADAU1461的功能與 ADAU1761相同，但前者通過(guò)汽車應(yīng)用認(rèn)證,。

　　ADAU1761還可處理模擬差分音頻信號(hào),，并可輸出至放大器。若用戶僅需使用2個(gè)或4個(gè)通道,，則可修改該電路,，移除多余的多余的SSM2518器件，并改變寄存器配置,。 SSM2519 和 SSM2529 可代替 SSM2518使用,。這兩款替代器件均為數(shù)字輸入D類放大器，支持TDM,，但每個(gè)器件只有一個(gè)輸出通道,。