深入解析AD1854：高性能立體聲音頻DAC的卓越之選

在音頻領域，數(shù)字模擬轉換器（DAC）的性能直接影響著音頻質(zhì)量。今天，我們就來詳細剖析一款高性能的立體聲音頻DAC——AD1854。

文件下載：AD1854JRSZ.pdf

產(chǎn)品概述

AD1854是一款高性能單芯片立體聲音頻DAC，在48kHz采樣率下，能提供113dB的動態(tài)范圍和112dB的信噪比（A加權且未靜音）。它由帶有抖動的多位Σ - Δ調(diào)制器、連續(xù)時間模擬濾波器和模擬輸出驅(qū)動電路組成。此外，它還具備片上立體聲衰減器和靜音功能，可通過SPI兼容的串行控制端口進行編程。

AD1854與當前的DVD格式完全兼容，支持96kHz采樣頻率和24位數(shù)據(jù)。同時，它還支持“紅皮書”44.1kHz采樣頻率的數(shù)字去加重，具有向后兼容性。

產(chǎn)品特性

豐富的數(shù)據(jù)支持

• 支持5V立體聲音頻DAC系統(tǒng)，可接受16位、18位、20位和24位數(shù)據(jù)，支持24位和96kHz采樣率。

  先進的調(diào)制技術

• 采用多位Σ - Δ調(diào)制器，具備“完美差分線性恢復”功能，可降低空閑音調(diào)和本底噪聲。

  抗抖動能力強

• 數(shù)據(jù)定向加擾DAC，對抖動的敏感度極低。

  優(yōu)質(zhì)的輸出性能

• 差分輸出可實現(xiàn)最佳性能，在48kHz采樣率下，AD1854KRS的動態(tài)范圍達113dB，信噪比為112dB，總諧波失真加噪聲（THD + N）為 - 101dB。

  靈活的控制功能

• 片上音量控制有1024級，硬件和軟件均可控制無咔嗒聲靜音。左右聲道均有零輸入標志輸出，支持數(shù)字去加重處理。

  多樣的時鐘模式

• 支持(256 ×F{S})或(384 ×F{S})主模式時鐘，具備可切換的時鐘倍頻器。

  低功耗模式

• 擁有掉電模式和軟掉電模式，可有效降低功耗。

  靈活的串口

• 靈活的串行數(shù)據(jù)端口，支持右對齊、左對齊和I2S兼容格式。

  小巧的封裝

• 采用28引腳SSOP塑料封裝，體積小巧。

應用領域

AD1854的應用范圍十分廣泛，涵蓋了DVD、CD、機頂盒、家庭影院系統(tǒng)、汽車音頻系統(tǒng)、采樣音樂鍵盤、數(shù)字混音臺和數(shù)字音頻效果處理器等領域。

規(guī)格參數(shù)

測試條件

• 電源電壓（AVDD，DVDD）為5.0V，環(huán)境溫度為25°C，輸入時鐘信號為12.288MHz（256 × FS模式），輸入采樣率為48kHz，測量帶寬為20Hz至20kHz，字寬為20位，負載電容為100pF，負載阻抗為47kΩ，輸入電壓高為2.4V，輸入電壓低為0.8V。

  模擬性能

• 分辨率：典型值為20位。
• 信噪比：不同型號和濾波條件下有所不同，如AD1854KRS在無濾波時為110dB，帶A加權濾波時為112dB。
• 動態(tài)范圍：AD1854KRS在無濾波時為106 - 110dB，帶A加權濾波時為108 - 113dB。
• 總諧波失真加噪聲：AD1854KRS在(V_{O}=0dB)時為 - 94 - - 101dB。
• 模擬輸出：差分輸出范圍為5.6V p - p，輸出阻抗小于200Ω，輸出電容為20pF，帶外能量為 - 72.5dB，CMOUT為2.25V。
• 直流精度：增益誤差為 - 11.0%至 + 11.0%，聲道間增益失配為 - 0.15dB至 + 0.15dB，增益漂移為200 - 300ppm/°C，聲道間串擾為 - 120dB，聲道間相位偏差為 ± 0.1°，靜音衰減為 - 100dB，去加重增益誤差為 ± 0.1dB。

  數(shù)字I/O

• 輸入電壓高為2.2V，輸入電壓低為0.8V，高電平輸出電壓為2.0V，低電平輸出電壓為0.4V，輸入泄漏電流最大為10，輸入電容為20。

  電源

• 模擬和數(shù)字電壓為4.5 - 5.5V，模擬電流為26 - 35mA，數(shù)字電流為14 - 20mA，功耗在不同模式下有所不同，電源抑制比在1kHz時為60dB，20kHz時為 - 50dB。

  絕對最大額定值

• 各引腳電壓和溫度等參數(shù)都有明確的限制，超過這些值可能會對設備造成永久性損壞。

引腳配置與功能

AD1854共有28個引腳，每個引腳都有其特定的功能，如數(shù)字地（DGND）、主時鐘輸入（MCLK）、控制數(shù)據(jù)鎖存（CLATCH）、控制時鐘輸入（CCLK）等。這些引腳的合理連接和使用對于設備的正常運行至關重要。

操作特性

串行數(shù)據(jù)輸入端口

• 采用二進制補碼、MSB優(yōu)先格式，左聲道數(shù)據(jù)字段總是先于右聲道數(shù)據(jù)字段。輸入數(shù)據(jù)位數(shù)可通過模式選擇引腳或SPI控制端口的模式選擇位進行設置。

  串行數(shù)據(jù)輸入模式

• 有右對齊、I2S對齊和左對齊三種模式，不同模式下數(shù)據(jù)的有效邊沿和對齊方式有所不同。此外，還支持32 (32 ×F_{S}) BCLK頻率的“打包模式”。

  串行控制端口

• 與SPI兼容，可用于選擇輸入模式、軟掉電控制、軟去加重、聲道特定衰減和靜音等功能?？刂茢?shù)據(jù)輸入必須在控制時鐘上升沿有效，控制鎖存必須在LSB時鐘輸入AD1854后，控制時鐘無效時進行LO - HI轉換。

  靜音功能

• 提供兩種靜音方式：一是通過將MUTE引腳置為HI，二是在串行控制寄存器中設置靜音位為HI。設計上可最大程度減少靜音和取消靜音時的爆音和咔嗒聲。

  平滑音量控制

• 采用ADI的1024級“平滑音量控制”，帶有自動斜坡上升/下降功能。每L/RCLK周期比較當前音量寄存器和請求音量寄存器，若不同則調(diào)整一個步長，從最大音量到最小音量約需20ms。

  輸出驅(qū)動、緩沖和負載

• 模擬輸出級能夠驅(qū)動1kΩ（串聯(lián)2nF）負載。

  掉電復位

• 提供兩種掉電和復位方法：一是將PD/RST輸入置為LO，二是設置軟掉電位為HI。所有寄存器將歸零，用戶在PD/RST置為HI后需等待100ms再使用串行數(shù)據(jù)輸入端口和串行控制輸入。

  去加重

• 支持數(shù)字去加重，可通過將DEEMP輸入置為HI或設置去加重寄存器位為HI來控制。去加重功能針對44.1kHz進行了優(yōu)化，但也可擴展到其他采樣頻率。

  控制信號

• IDPM0、IDPM1和DEEMP控制輸入通常連接HI或LO以確定AD1854的工作狀態(tài)，只要在第一個串行數(shù)據(jù)輸入位（即MSB）呈現(xiàn)給AD1854之前保持穩(wěn)定，就可以動態(tài)更改。

典型性能

通過Audio Precision System Two測量，AD1854在不同條件下的信噪比、THD + N、電源抑制性能、本底噪聲、數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)等典型模擬性能都有詳細的圖表展示，這為工程師在實際應用中評估和使用該產(chǎn)品提供了重要參考。

總之，AD1854憑借其卓越的性能、豐富的功能和靈活的配置，成為音頻設計領域的一款優(yōu)秀選擇。各位工程師在實際設計中，不妨考慮這款高性能的音頻DAC，相信它能為你的音頻系統(tǒng)帶來出色的表現(xiàn)。你在使用類似音頻DAC時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。