Wolfson WM8788高性能24位立体声ADC的技术剖析与应用指南

在当今的音频处理领域，高性能的模数转换器（ADC）对于实现优质音频体验至关重要。Wolfson Microelectronics的WM8788就是这样一款专为LCD电视、DVD、蓝光播放器和机顶盒等应用设计的24位立体声ADC。下面，我们将深入剖析这款芯片的特性、参数及应用要点。

文件下载：WM8788GEDT.pdf

一、WM8788概述

WM8788是一款高性能的24位立体声ADC，采用16引脚TSSOP封装。它具有立体声模拟输入对，可通过外部电阻配置为1Vrms的线路电平输入或更高输入信号电平。其Hi-Fi ADC能在数字音频接口上输出16、20或24位立体声数据，支持8kHz至192kHz的采样率，主时钟（MCLK）比率从128fs到768fs可选。数字音频接口可工作在主模式或从模式，支持右对齐、左对齐和I2S模式，可通过硬件控制引脚选择。该芯片由单一3.3V电源供电，具备上电复位（POR）电路，确保正确启动和关闭，当MCLK不存在时，芯片处于复位状态，提供低功耗待机状态。

二、关键特性

音频性能

• 高信噪比与低失真：具有106dB的“A”加权信噪比和 -91dB的总谐波失真（-1dBFS输出），能提供出色的音频质量。
• 宽采样率范围：支持8kHz至192kHz的采样率，满足不同音频应用的需求。

  接口特性

• 灵活的数字音频接口：可工作在主模式或从模式，支持16、20或24位数据格式，以及右对齐、左对齐和I2S模式。
• 多种主时钟比率：支持128fs、192fs、256fs、384fs、512fs和768fs的主时钟比率。

  其他特性

• 硬件配置控制：通过硬件控制引脚实现灵活的配置。
• 集成电压参考电路：确保稳定的电压参考。
• 单3.3V电源供电：简化电源设计。

三、引脚配置与订购信息

引脚配置

WM8788采用16引脚TSSOP封装，各引脚功能明确，如模拟输入引脚（INL、INR）、反馈连接引脚（INLFB、INRFB）、电源引脚（AVDD、REFVDD）、数字控制引脚（AIFMODE1、AIFMODE0、MASTER、OSR）等。

订购信息

提供了两种订购代码，分别为WM8788GEDT和WM8788GEDT/R，温度范围均为 -40°C至 +85°C，采用无铅16引脚TSSOP封装，湿度敏感度等级为MSL1，峰值焊接温度为260°C。其中，WM8788GEDT/R为卷带包装，卷带数量为2000。

四、电气特性与性能参数

绝对最大额定值

需注意各参数的绝对最大额定值，如电源电压（AVDD、REFVDD）范围为 -0.3V至4.5V，数字输入电压范围为 -0.7V至AVDD +0.7V等，连续在或超过这些极限条件下工作可能会对器件造成永久性损坏。

推荐工作条件

模拟和数字I/O电源范围为2.97V至3.6V，典型值为3.3V，接地引脚GND为0V，且AVDD和REFVDD引脚必须连接到相同的外部电源电压。

电气性能

在测试条件下（AVDD = REFVDD = 3.3V，AGND = 0V，TA = +25°C，1kHz信号，fs = 48kHz，MCLK = 256fs），展现出良好的性能，如最大输入信号电平、输入电容、信噪比、总谐波失真、动态范围、通道分离度等。

五、信号时序要求

系统时钟时序

主时钟（MCLK）频率范围为2.048MHz至36.864MHz，占空比为60:40或40:60。

音频接口时序

• 主模式：LRCLK从BCLK下降沿的传播延迟和ADCDAT从BCLK下降沿的传播延迟最大为20ns。
• 从模式：BCLK周期时间、脉冲宽度高和低、LRCLK建立时间和保持时间等都有相应的要求，以确保数据的正确传输。

六、设备操作与配置

启动校准

• 从模式：芯片具有相位校准电路，在从模式下工作。校准从设备复位后开始，需要64个BCLK周期完成。为确保校准有效，可采用三种序列来保证MCLK和BCLK信号稳定且具有固定相位关系。
• 主模式：上电后需要进行复位操作，即停止MCLK至少20个周期，然后重新启动MCLK，以保证信噪比性能符合电气特性要求。

  数字音频接口控制

  通过硬件控制引脚AIFMODE0、AIFMODE1、MASTER和OSR来配置数字音频接口的模式和采样率。不同的引脚组合可选择不同的数据格式（右对齐、左对齐、I2S）和采样率。

七、应用要点

输入信号路径

支持两个模拟输入通道，通过反馈输入引脚（INLFB、INRFB）可实现输入电路的增益调节，支持大于1Vrms的输入信号。

模数转换器（ADC）

采用两个24位Sigma - Delta ADC，利用多位反馈和高过采样率降低抖动和高频噪声的影响。同时，在ADC输出信号路径上集成数字滤波器，去除直流偏移和其他不需要的噪声。

数字音频接口

通过ADCDAT、LRCLK和BCLK三个引脚输出ADC数据，支持右对齐、左对齐和I2S三种音频数据格式，数据字长可选择16、20或24位。

WM8788以其高性能、灵活的配置和丰富的功能，为音频处理应用提供了一个优秀的解决方案。电子工程师在设计相关产品时，需充分考虑其特性和参数，合理进行电路设计和配置，以实现最佳的音频性能。大家在使用WM8788过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。