WM8775：高性能立體聲音頻ADC的深度解析

在音頻處理領域，一款優(yōu)秀的模數(shù)轉換器（ADC）對于實現(xiàn)高質量的音頻數(shù)字化至關重要。今天，我們就來深入探討Wolfson Microelectronics公司的WM8775，這是一款具有4通道輸入多路復用器的24位、96kHz ADC，適用于家庭高保真音響、汽車音響及其他視聽設備的環(huán)繞聲處理應用。

文件下載：WM8775SEDS/RV.pdf

一、產(chǎn)品概述

WM8775是一款高性能的立體聲音頻ADC，集成了4通道輸入混音器。它采用立體聲24位多位Σ - Δ ADC，并配備了四立體聲通道輸入選擇器，每個通道都有可編程增益控制。支持16 - 32位的數(shù)字音頻輸出字長，以及32kHz至96kHz的采樣率。音頻數(shù)據(jù)接口支持I2S、左對齊、右對齊和DSP數(shù)字音頻格式，通過2線或3線串行接口進行控制，可實現(xiàn)對通道選擇、音量控制、靜音、去加重和電源管理等功能的訪問。該器件采用28引腳SSOP封裝，并且與WM8776軟件兼容。

二、關鍵特性

音頻性能

• 信噪比（SNR）：在48kHz采樣率下，A加權信噪比可達102dB，展現(xiàn)出出色的抗噪聲能力。
• 總諧波失真（THD）：低至 - 90dB，確保音頻信號的純凈度。
• ADC采樣頻率：支持32kHz - 96kHz的寬范圍采樣頻率，滿足不同應用場景的需求。
• 增益控制：模擬增益可在 + 24dB至 - 21dB之間以0.5dB的步長進行調(diào)整，數(shù)字增益可在 - 21.5dB至 - 103dB之間調(diào)整，提供了靈活的增益調(diào)節(jié)能力。
• 可編程自動電平控制（ALC）或限幅器：可根據(jù)輸入信號的強度自動調(diào)整增益，避免信號過載。

接口特性

• 控制接口：支持3線SPI兼容或2線串行控制接口，方便與其他設備進行通信。
• 時鐘模式：具備主時鐘或從時鐘模式，可根據(jù)系統(tǒng)需求靈活配置。
• 音頻數(shù)據(jù)接口模式：支持I2S、左對齊、右對齊或DSP模式，以及16/20/24/32位字長，滿足多樣化的音頻接口需求。

電源特性

• 電源范圍：模擬電源電壓范圍為2.7V至5.5V，數(shù)字電源電壓范圍為2.7V至3.6V，適應不同的電源環(huán)境。

三、引腳配置與功能

引腳配置

WM8775采用28引腳SSOP封裝，各引腳具有特定的功能，包括模擬輸入、數(shù)字輸入/輸出、電源和控制信號等。例如，AIN1L - AIN4L和AIN1R - AIN4R為模擬輸入引腳，用于連接不同的音頻源；BCLK、MCLK、DOUT和ADCLRC等為數(shù)字接口引腳，用于音頻數(shù)據(jù)的傳輸和同步。

引腳功能描述

四、電氣特性與工作條件

絕對最大額定值

在使用WM8775時，需要注意其絕對最大額定值，如數(shù)字電源電壓范圍為 - 0.3V至 + 3.63V，模擬電源電壓范圍為 - 0.3V至 + 7V等。超過這些額定值可能會對器件造成永久性損壞。

推薦工作條件

為了確保WM8775的正常工作，推薦的數(shù)字電源范圍為2.7V至3.6V，模擬電源范圍為2.7V至5.5V，并且數(shù)字電源DVDD不得比模擬電源AVDD高超過0.3V。

電氣特性

在特定的測試條件下（AVDD = 5V，DVDD = 3.3V，AGND = 0V，DGND = 0V，TA = + 25°C，fs = 48kHz，MCLK = 256fs），WM8775表現(xiàn)出良好的電氣性能，如輸入信號電平為1.0 x Vrms，SNR在48kHz采樣率下A加權可達102dB等。

五、音頻數(shù)據(jù)采樣率與接口模式

音頻數(shù)據(jù)采樣率

WM8775的主時鐘支持256fs至768fs的ADC音頻采樣率，其中fs為音頻采樣頻率，常見的采樣頻率有32kHz、44.1kHz、48kHz和96kHz。在從模式下，WM8775會自動檢測主時鐘頻率與采樣率之間的關系；在主模式下，可通過控制位ADCRATE設置主時鐘與采樣率的比率。

數(shù)字音頻接口模式

WM8775的音頻接口可工作在主模式或從模式，通過MS控制位進行選擇。在從模式下，ADCLRC和BCLK為輸入信號；在主模式下，ADCLRC和BCLK由WM8775生成。支持5種流行的接口格式：左對齊模式、右對齊模式、I2S模式、DSP模式A和DSP模式B，所有格式均先發(fā)送MSB，并支持16、20、24和32位的字長。

六、控制接口與寄存器配置

控制接口操作

WM8775可通過3線SPI兼容或2線串行接口進行控制，通過MODE引腳選擇接口類型。在3線模式下，DI用于傳輸程序數(shù)據(jù)，CL用于時鐘信號，CE用于鎖存數(shù)據(jù)；在2線模式下，通過DI和CL進行數(shù)據(jù)傳輸，每個設備有唯一的7位地址。

寄存器配置

WM8775的寄存器用于配置音頻接口格式、增益控制、電源管理等功能。例如，通過FMT[1:0]寄存器位選擇接口格式，通過LAG和RAG寄存器調(diào)整左右聲道的增益等。

七、限幅器/自動電平控制（ALC）

WM8775具有自動PGA增益控制電路，可作為峰值限幅器或自動電平控制（ALC）使用。在峰值限幅器模式下，當輸入信號超過預設電平，PGA增益會下降以防止信號過載；在ALC模式下，電路會自動調(diào)整PGA增益，使ADC輸入的信號電平保持恒定。

八、應用信息與外部電路配置

應用場景

WM8775適用于環(huán)繞聲AV處理器、高保真音響系統(tǒng)和汽車音頻等領域，能夠滿足這些應用對音頻質量和性能的要求。

外部電路配置

為了允許2V rms及更大的輸入信號接入ADC，需要使用外部電阻來降低電壓，同時提高電路的抗ESD能力。推薦的外部組件包括電容、電阻等，并且需要注意AGND和DGND的連接位置以及電容的選擇。

九、總結

WM8775作為一款高性能的立體聲音頻ADC，具有出色的音頻性能、靈活的接口配置和豐富的功能特性。在實際應用中，工程師可以根據(jù)具體需求合理配置其參數(shù)和外部電路，以實現(xiàn)高質量的音頻數(shù)字化處理。你在使用WM8775的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。