详解SRC4192和SRC4193：专业音频领域的异步采样率转换器

在专业音频和广播应用的领域中，对音频信号处理的精度和灵活性要求极高。SRC4192和SRC4193这两款异步采样率转换器（ASRC），凭借其出色的性能和丰富的功能，成为了众多工程师的首选。下面我们就来详细了解一下这两款器件。

文件下载：src4193.pdf

1. 特性亮点

1.1 采样率适应能力强

SRC4192和SRC4193能自动感应输入到输出的采样比率，输入到输出的采样范围非常宽，达到了16:1到1:16。同时，它们支持高达212 kHz的输入和输出采样率，这使得它们在处理各种不同采样率的音频信号时游刃有余。

1.2 优异的音频性能

动态范围可达144 dB（–60 - dBFS输入，BW = 20 Hz到 (f{S} / 2) ，A - 加权），THD + N低至 - 140 dB（0 - dBFS输入，(BW = 20 Hz) 到 (f{S} / 2) ）。这种高动态范围和低失真的特性，能够最大程度地还原音频信号的原始品质，为专业音频应用提供了坚实的保障。此外，它们还能有效衰减采样和参考时钟抖动，确保音频信号的稳定性。

1.3 高性能数字滤波

采用高性能、线性相位数字滤波，阻带衰减大于140 dB。这种滤波方式能够有效去除音频信号中的噪声和干扰，提升音频的纯净度。

1.4 灵活的音频接口

支持主模式或从模式操作，可适应I2S、左对齐、右对齐和TDM等多种数据格式。同时，支持16、18、20或24位音频数据，TDM模式还允许最多八个设备进行菊花链连接，大大增加了系统的扩展性。

1.5 其他实用功能

SRC4192和SRC4193还具备软静音功能、旁路模式、可编程数字输出衰减（SRC4193仅）、掉电模式等。这些功能为音频系统的设计提供了更多的灵活性和控制手段。

2. 应用场景广泛

2.1 专业音频设备

数字混音台、数字音频工作站、音频分配系统、广播 studio 设备以及高端A/V接收器等专业音频设备，都对音频信号的处理精度和稳定性有极高的要求。SRC4192和SRC4193的高性能特性，使其能够很好地满足这些设备的需求。

2.2 通用数字音频处理

在一般的数字音频处理领域，SRC4192和SRC4193也能发挥重要作用，为音频信号的采样率转换提供可靠的解决方案。

3. 器件详细剖析

3.1 功能概述

SRC4192是一个独立的、引脚编程的器件，通过控制引脚可以实现模式、数据格式、静音、旁路和低群延迟等功能。而SRC4193则是一个软件控制的器件，它具有一个串行外设接口（SPI）端口，可通过内部控制寄存器对所有功能进行编程。

3.2 功能框图

音频数据从输入端口进入，在从模式下由音频数据源提供时钟，在主模式下由SRC419x提供时钟。输入数据经过插值滤波器进行上采样，然后传递到重采样器。速率估计器通过比较LRCKI、LRCKO和参考时钟来比较输入和输出采样频率，为重采样功能提供所需的偏移和系数。重采样后的输出数据再经过抽取滤波器或直接下采样器（仅SRC4193有此功能）进行处理，最终从输出端口输出。

3.3 各部分功能详述

3.3.1 输入端口操作

音频输入端口是一个三线同步串行接口，可在从模式或主模式下工作。SDIN输入为串行音频数据输入，支持飞利浦I2S、左对齐或右对齐等标准音频数据格式。位时钟BCKI和左右字时钟LRCKI的配置根据工作模式有所不同。通过IFMT输入或控制寄存器中的IFMT位，可以设置输入端口的数据格式。

3.3.2 输出端口操作

音频输出端口是一个四线同步串行接口，同样支持从模式或主模式。SDOUT输出为串行音频数据输出，支持I2S、左对齐、右对齐或TDM等数据格式。位时钟BCKO和左右字时钟LRCKO的配置也与工作模式相关。通过OFMT和OWL输入或控制寄存器中的相应位，可以设置输出端口的数据格式和字长。

3.3.3 软静音功能

通过将MUTE输入置高或设置控制寄存器中的MUTE位，可以调用软静音功能。该功能会缓慢衰减输出信号电平，直至达到全零加±1LSB的抖动，实现无杂音的音频输出端口静音。

3.3.4 数字衰减（仅SRC4193）

SRC4193为左右音频通道提供独立的数字衰减功能，衰减范围从0 dB到 - 127.5 dB，以0.5 - dB为步长进行调节。通过控制寄存器4和5可以分别设置左右通道的衰减值，同时TRACK位可以选择独立或跟踪衰减模式。

3.3.5 就绪输出

SRC419x的RDY输出为低电平时，表示输入到输出的采样频率比率已确定。该信号可作为标志或指示器输出，还可以连接到MUTE输入，实现自动静音功能。

3.3.6 比率输出（仅SRC4193）

SRC4193的RATIO输出可以指示输出采样频率与输入采样频率的高低关系，可作为LED或主机设备的指示器。

3.3.7 串行外设接口（SPI）端口（仅SRC4193）

SPI端口是一个三线同步串行接口，用于访问SRC4193的片上控制寄存器。通过CCLK、CDATA和CS三个引脚，可以实现对控制寄存器的读写操作。

3.4 器件功能模式

3.4.1 复位和掉电操作

可以使用RST输入对SRC419x进行复位。对于SRC4193，在RST上升沿后有500 µs的延迟，在此期间应避免对SPI端口进行写操作。掉电模式可以通过保持RST输入低电平或设置控制寄存器1中的PDN位为零来实现。

3.4.2 音频端口模式

SRC4192和SRC4193支持七种串行端口模式，通过MODE输入或控制寄存器中的MODE位进行选择。在从模式下，端口的LRCK和BCK时钟为输入；在主模式下，这些时钟由参考时钟输入（RCKI）导出。

3.4.3 旁路模式

将BYPAS输入置高或设置控制寄存器1中的BYPAS位，可以使器件进入旁路模式。在旁路模式下，输入端口数据直接路由到输出端口，绕过ASRC功能，但此时输出数据不进行抖动处理，数字衰减和静音功能也不可用。

3.5 寄存器映射

SRC4193的控制寄存器映射包括系统控制寄存器、滤波器控制寄存器、音频数据格式寄存器、数字衰减寄存器（左右通道）等。这些寄存器包含了用于配置SRC4193内部功能的控制位，通过SPI端口可以对这些寄存器进行读写操作。

4. 应用与实现

4.1 与数字音频接收器和发射器的接口

SRC4192和SRC4193的输入和输出端口设计用于与各种音频设备接口，例如DIR1703数字音频接口接收器和DIT4096/4192数字音频发射器。在接口时，需要注意 (V_{IO}) 电源的设置，以确保兼容性。

4.2 TDM应用

SRC4192和SRC4193支持TDM输出模式，允许多个设备进行菊花链连接，形成一个串行帧。每个设备占据一个子帧，每个子帧包含两个通道。TDM模式下的帧速率等于输出采样频率，BCKO频率与设备数量和输出采样频率有关。

4.3 典型应用

文档中给出了SRC4192和SRC4193的典型连接图，同时还说明了设计要求和详细的设计步骤。在设计过程中，需要考虑控制方式（硬件、I2C或SPI）、音频输入输出格式、参考时钟等因素。

5. 电源与布局建议

5.1 电源建议

为了确保兼容性，AD1896的 (V{DD_IO}) 和 (V{DD_CORE}) 电源应设置为3.3 V，SRC4192的 (V{IO}) 和 (V{DD}) 电源也应设置为3.3 V。

5.2 布局指南

5.2.1 参考时钟

SRC4192和SRC4193需要参考时钟才能正常工作，参考时钟通过RCKI输入。参考时钟的频率可以是 (128 f{S}) 、 (256 f{S}) 或 (512 f_{S}) ，最大外部参考时钟输入频率为50 MHz。

5.2.2 与AD1896的引脚兼容性（仅SRC4192）

SRC4192与AD1896在引脚和功能上兼容，但需要注意一些问题，如SRC4192没有片上晶体振荡器，需要外部参考时钟；参考时钟输入频率不能高于30 MHz；主模式下最大采样频率应限制为96 kHz等。

5.2.3 布局示例

文档中给出了SRC4192和SRC4193的布局示例，建议在SRC419x设备周围放置顶层接地层，并通过多个过孔连接到下层主PCB接地平面，以提供屏蔽。

6. 器件与文档支持

6.1 文档支持

提供了相关文档，如SRC4192EVM评估模块、SBAU088等。

6.2 相关链接

列出了快速访问链接，包括技术文档、支持和社区资源、工具和软件等。

6.3 社区资源

TI E2E™在线社区为工程师提供了一个交流和协作的平台，可以在这里提问、分享知识和解决问题。

6.4 静电放电注意事项

由于这些器件的内置ESD保护有限，在存储或处理时，应将引脚短路或放置在导电泡沫中，以防止MOS栅极受到静电损坏。

SRC4192和SRC4193以其出色的性能、丰富的功能和广泛的应用场景，为专业音频和广播应用提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体需求，合理配置器件的参数和功能，同时注意电源和布局等方面的问题，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用这两款器件的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。