WM8956：低功耗Hi - Fi DAC的卓越之選

在便攜式多媒體設(shè)備的音頻處理領(lǐng)域，Wolfson Microelectronics的WM8956低功耗立體聲DAC憑借其出色的性能和豐富的功能，成為了眾多工程師的首選。下面，我們就來(lái)深入了解一下這款芯片。

文件下載：WM8956CGEFL/RV.pdf

一、WM8956概述

WM8956專(zhuān)為便攜式多媒體應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有低功耗、高品質(zhì)立體聲的特點(diǎn)。其立體聲D類(lèi)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器在5V電源下，每通道可向8Ω負(fù)載提供1W的功率。低泄漏、出色的電源抑制比（PSRR）和爆音/咔嗒聲抑制機(jī)制，使其能夠直接連接電池供電，減少了組件數(shù)量和功耗。同時(shí)，靈活的揚(yáng)聲器升壓設(shè)置可在最大化揚(yáng)聲器輸出功率的同時(shí)，最小化其他模擬電源電流。

二、關(guān)鍵特性

1. 音頻性能

• 高信噪比和低失真：DAC信噪比（SNR）達(dá)99dB（‘A’加權(quán)），總諧波失真（THD）在48kHz、3.3V條件下為 - 87dB，確保了高質(zhì)量的音頻輸出。
• 3D增強(qiáng)功能：提供數(shù)字3D增強(qiáng)選項(xiàng)，可人為增加左右聲道之間的分離度，提升音頻的空間感。

2. 揚(yáng)聲器和耳機(jī)驅(qū)動(dòng)

• D類(lèi)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)：<0.1%的THD，每通道1W輸出到8ΩBTL揚(yáng)聲器，效率高達(dá)87%（1W輸出），且具有靈活的內(nèi)部開(kāi)關(guān)時(shí)鐘。
• 耳機(jī)驅(qū)動(dòng)：在3.3V下，可向16Ω負(fù)載輸出40mW功率，支持無(wú)電容模式，THD + N在20mW時(shí)為 - 70dB，SNR為99dB。

3. 輸入配置

集成了多達(dá)三個(gè)立體聲源的高度靈活輸入配置，包括完整的麥克風(fēng)接口，無(wú)需單獨(dú)的麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器或耳機(jī)放大器，大大減少了外部組件需求。

4. 低功耗設(shè)計(jì)

在2.7V / 1.8V電源下，耳機(jī)播放功耗僅16mW，且可通過(guò)軟件控制禁用未使用的功能以節(jié)省功耗。

5. 時(shí)鐘和采樣率

主時(shí)鐘可直接輸入或由板載PLL內(nèi)部生成，支持8kHz - 48kHz的常用采樣率，為不同的音頻應(yīng)用提供了靈活的時(shí)鐘方案。

三、引腳配置與訂購(gòu)信息

1. 引腳配置

WM8956采用32引腳QFN（5x5x0.9mm）封裝，引腳涵蓋了模擬輸入輸出、電源、時(shí)鐘和控制等多種功能。例如，MICBIAS用于提供麥克風(fēng)偏置電壓，LINPUT1 - 3和RINPUT1 - 3為模擬輸入引腳，可配置為不同的輸入模式。

2. 訂購(gòu)信息

提供兩種訂購(gòu)代碼，分別為WM8956CGEFL/V和WM8956CGEFL/RV，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，均為無(wú)鉛封裝，濕度敏感度等級(jí)為MSL3，峰值焊接溫度為260°C。

四、電氣特性

1. 模擬輸入

全量程輸入信號(hào)電平與AVDD成比例，不同輸入模式下有不同的電平要求。例如，單端輸入時(shí)為1.0Vrms，差分麥克風(fēng)輸入時(shí)為0.5Vrms。輸入電阻在不同增益設(shè)置下有所不同，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。

2. 耳機(jī)輸出

0dB全量程輸出電壓為AVDD/3.3Vrms，靜音衰減在1kHz全量程信號(hào)下為86dB，聲道分離度在L/RINPUT3通過(guò)旁路到耳機(jī)輸出時(shí)為110dB。

3. 揚(yáng)聲器輸出

輸出功率與THD密切相關(guān)，在不同的輸出功率和負(fù)載條件下，THD + N表現(xiàn)良好。例如，在PO = 1W、RL = 8Ω、SPKVDD1 = SPKVDD2 = 5V、AVDD = 3.3V時(shí)，THD + N為 - 70dB（0.032%）。

五、信號(hào)路徑與控制

1. 輸入信號(hào)路徑

WM8956有三個(gè)靈活的立體聲模擬輸入通道，可配置為線路輸入、差分麥克風(fēng)輸入或單端麥克風(fēng)輸入。輸入PGA和升壓混合器可通過(guò)寄存器位進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)不同的增益和信號(hào)處理。

2. 輸出信號(hào)路徑

Hi - Fi DAC和DAC數(shù)字濾波器由寄存器位DACL和DACR啟用，混音器和輸出驅(qū)動(dòng)器可單獨(dú)控制。DAC輸出信號(hào)可與模擬輸入信號(hào)混合，然后輸出到耳機(jī)或揚(yáng)聲器。

3. 音量更新

為避免音量調(diào)整時(shí)產(chǎn)生爆音，WM8956提供了零交叉檢測(cè)功能。當(dāng)啟用該功能時(shí)，PGA音量?jī)H在零交叉發(fā)生時(shí)更新，同時(shí)還設(shè)有超時(shí)電路，確保在長(zhǎng)時(shí)間無(wú)零交叉時(shí)也能自動(dòng)更新音量。

六、應(yīng)用信息

1. 推薦外部組件

在設(shè)計(jì)應(yīng)用電路時(shí)，需要注意AGND和DGND應(yīng)盡可能靠近WM8956連接，電源去耦電容應(yīng)靠近芯片放置，選擇低ESR的電容以獲得最佳性能。

2. 揚(yáng)聲器選擇

對(duì)于無(wú)濾波操作，應(yīng)選擇具有適當(dāng)內(nèi)部電感的揚(yáng)聲器，以確保揚(yáng)聲器的截止頻率足夠低，防止揚(yáng)聲器損壞。

3. PCB布局考慮

為了提高揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器的效率，應(yīng)盡量減小WM8956與揚(yáng)聲器之間的串聯(lián)電阻，同時(shí)可采用額外的無(wú)源濾波和/或屏蔽措施來(lái)降低電磁干擾（EMI）。

七、總結(jié)

WM8956以其出色的音頻性能、靈活的配置和低功耗設(shè)計(jì)，為便攜式多媒體設(shè)備的音頻處理提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。無(wú)論是在移動(dòng)多媒體、便攜式媒體播放器還是游戲控制臺(tái)等應(yīng)用中，WM8956都能滿足工程師對(duì)高品質(zhì)音頻的需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，合理配置芯片的各項(xiàng)參數(shù)，并注意外部組件的選擇和PCB布局，以充分發(fā)揮WM8956的性能優(yōu)勢(shì)。你在使用WM8956的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。