WM8775：高性能立体声音频ADC的深度解析

在音频处理领域，一款优秀的模数转换器（ADC）对于实现高质量的音频数字化至关重要。今天，我们就来深入探讨Wolfson Microelectronics公司的WM8775，这是一款具有4通道输入多路复用器的24位、96kHz ADC，适用于家庭高保真音响、汽车音响及其他视听设备的环绕声处理应用。

文件下载：WM8775SEDS/RV.pdf

一、产品概述

WM8775是一款高性能的立体声音频ADC，集成了4通道输入混音器。它采用立体声24位多位Σ - Δ ADC，并配备了四立体声通道输入选择器，每个通道都有可编程增益控制。支持16 - 32位的数字音频输出字长，以及32kHz至96kHz的采样率。音频数据接口支持I2S、左对齐、右对齐和DSP数字音频格式，通过2线或3线串行接口进行控制，可实现对通道选择、音量控制、静音、去加重和电源管理等功能的访问。该器件采用28引脚SSOP封装，并且与WM8776软件兼容。

二、关键特性

音频性能

• 信噪比（SNR）：在48kHz采样率下，A加权信噪比可达102dB，展现出出色的抗噪声能力。
• 总谐波失真（THD）：低至 - 90dB，确保音频信号的纯净度。
• ADC采样频率：支持32kHz - 96kHz的宽范围采样频率，满足不同应用场景的需求。
• 增益控制：模拟增益可在 + 24dB至 - 21dB之间以0.5dB的步长进行调整，数字增益可在 - 21.5dB至 - 103dB之间调整，提供了灵活的增益调节能力。
• 可编程自动电平控制（ALC）或限幅器：可根据输入信号的强度自动调整增益，避免信号过载。

接口特性

• 控制接口：支持3线SPI兼容或2线串行控制接口，方便与其他设备进行通信。
• 时钟模式：具备主时钟或从时钟模式，可根据系统需求灵活配置。
• 音频数据接口模式：支持I2S、左对齐、右对齐或DSP模式，以及16/20/24/32位字长，满足多样化的音频接口需求。

电源特性

• 电源范围：模拟电源电压范围为2.7V至5.5V，数字电源电压范围为2.7V至3.6V，适应不同的电源环境。

三、引脚配置与功能

引脚配置

WM8775采用28引脚SSOP封装，各引脚具有特定的功能，包括模拟输入、数字输入/输出、电源和控制信号等。例如，AIN1L - AIN4L和AIN1R - AIN4R为模拟输入引脚，用于连接不同的音频源；BCLK、MCLK、DOUT和ADCLRC等为数字接口引脚，用于音频数据的传输和同步。

引脚功能描述

PIN	NAME	TYPE	DESCRIPTION
1	AIN1L	Analogue Input	通道1左输入多路复用器虚拟地
2	BCLK		数字输入/输出ADC音频接口位时钟
3	MCLK	Digital input	主ADC时钟；256、384、512或768fs（fs = 字时钟频率）
...	...	...	...

四、电气特性与工作条件

绝对最大额定值

在使用WM8775时，需要注意其绝对最大额定值，如数字电源电压范围为 - 0.3V至 + 3.63V，模拟电源电压范围为 - 0.3V至 + 7V等。超过这些额定值可能会对器件造成永久性损坏。

推荐工作条件

为了确保WM8775的正常工作，推荐的数字电源范围为2.7V至3.6V，模拟电源范围为2.7V至5.5V，并且数字电源DVDD不得比模拟电源AVDD高超过0.3V。

电气特性

在特定的测试条件下（AVDD = 5V，DVDD = 3.3V，AGND = 0V，DGND = 0V，TA = + 25°C，fs = 48kHz，MCLK = 256fs），WM8775表现出良好的电气性能，如输入信号电平为1.0 x Vrms，SNR在48kHz采样率下A加权可达102dB等。

五、音频数据采样率与接口模式

音频数据采样率

WM8775的主时钟支持256fs至768fs的ADC音频采样率，其中fs为音频采样频率，常见的采样频率有32kHz、44.1kHz、48kHz和96kHz。在从模式下，WM8775会自动检测主时钟频率与采样率之间的关系；在主模式下，可通过控制位ADCRATE设置主时钟与采样率的比率。

数字音频接口模式

WM8775的音频接口可工作在主模式或从模式，通过MS控制位进行选择。在从模式下，ADCLRC和BCLK为输入信号；在主模式下，ADCLRC和BCLK由WM8775生成。支持5种流行的接口格式：左对齐模式、右对齐模式、I2S模式、DSP模式A和DSP模式B，所有格式均先发送MSB，并支持16、20、24和32位的字长。

六、控制接口与寄存器配置

控制接口操作

WM8775可通过3线SPI兼容或2线串行接口进行控制，通过MODE引脚选择接口类型。在3线模式下，DI用于传输程序数据，CL用于时钟信号，CE用于锁存数据；在2线模式下，通过DI和CL进行数据传输，每个设备有唯一的7位地址。

寄存器配置

WM8775的寄存器用于配置音频接口格式、增益控制、电源管理等功能。例如，通过FMT[1:0]寄存器位选择接口格式，通过LAG和RAG寄存器调整左右声道的增益等。

七、限幅器/自动电平控制（ALC）

WM8775具有自动PGA增益控制电路，可作为峰值限幅器或自动电平控制（ALC）使用。在峰值限幅器模式下，当输入信号超过预设电平，PGA增益会下降以防止信号过载；在ALC模式下，电路会自动调整PGA增益，使ADC输入的信号电平保持恒定。

八、应用信息与外部电路配置

应用场景

WM8775适用于环绕声AV处理器、高保真音响系统和汽车音频等领域，能够满足这些应用对音频质量和性能的要求。

外部电路配置

为了允许2V rms及更大的输入信号接入ADC，需要使用外部电阻来降低电压，同时提高电路的抗ESD能力。推荐的外部组件包括电容、电阻等，并且需要注意AGND和DGND的连接位置以及电容的选择。

九、总结

WM8775作为一款高性能的立体声音频ADC，具有出色的音频性能、灵活的接口配置和丰富的功能特性。在实际应用中，工程师可以根据具体需求合理配置其参数和外部电路，以实现高质量的音频数字化处理。你在使用WM8775的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。