高性能音频编解码器AD1937：特性、规格与应用解析

在音频处理领域，一款高性能的编解码器对于实现优质音频效果至关重要。AD1937作为一款备受关注的音频编解码器，具备诸多出色特性，广泛应用于多个领域。下面我们就来详细了解一下AD1937的相关信息。

文件下载：AD1937.pdf

一、AD1937概述

AD1937是一款高性能单芯片编解码器，它集成了四个带差分输入的模数转换器（ADCs）和八个带差分输出的数模转换器（DACs），采用了ADI公司专利的多位Σ - Δ架构。该编解码器通过I²C端口，允许微控制器调整音量和许多其他参数，并且工作于3.3V的数字和模拟电源，采用64引脚的LQFP封装，同时具备低电磁干扰（EMI）设计。

二、主要特性

时钟与电源

• 时钟生成：支持PLL生成时钟或直接使用主时钟，在不同采样率下可灵活配置，例如在48kHz采样率下，可通过PLL从LR（帧）时钟或外部晶体派生主时钟，也可使用抑制位时钟。
• 电源供应：采用单3.3V电源供电，降低了功耗和电磁辐射，同时能够耐受5V逻辑输入。

性能指标

• 动态范围和信噪比：DAC动态范围可达112dB，ADC动态范围可达107dB，信噪比表现出色，能有效减少噪声干扰。
• 总谐波失真 + 噪声（THD + N）：低至 - 96dB，保证了音频信号的高保真度。

功能特点

• 采样率和分辨率：支持24位分辨率和8kHz至192kHz的采样率，满足不同音频应用的需求。
• 控制模式：具备I²C控制功能，可灵活调整参数；软件可控的无咔嗒声静音和软件掉电功能，方便用户操作。
• 数据格式和模式：支持右对齐、左对齐、I²S和TDM模式，以及主从模式，最多可实现16通道的输入输出。

三、规格参数

测试条件

在特定的测试条件下对AD1937进行性能评估，如电源电压为3.3V，温度范围根据不同规格表有所不同，主时钟为12.288MHz（48kHz采样率，256×fS模式）等。

模拟性能

• ADC性能：分辨率为24位，在不同条件下动态范围和总谐波失真 + 噪声表现良好，例如在20Hz至20kHz、 - 60dB输入时，无滤波器（RMS）动态范围为96 - 102dB，带A加权滤波器（RMS）动态范围为98 - 105dB。
• DAC性能：同样为24位分辨率，动态范围更优，在20Hz至20kHz、 - 60dB输入时，带A加权滤波器（平均）动态范围可达112dB，总谐波失真 + 噪声在不同通道运行时也有相应指标。

数字规格

在 - 40°C至 + 125°C的温度范围内，DVDD为3.3V ± 10%时，输入输出电压、输入泄漏电流和输入电容等都有明确的规格要求。

电源规格

包括不同电源引脚的电压范围、正常工作和掉电时的电流消耗，以及电源抑制比等参数。例如，数字电源DVDD和模拟电源AVDD范围为3.0 - 3.6V，VSUPPLY范围为4.5 - 5.5V。

数字滤波器

ADC和DAC的数字滤波器在不同采样率下有不同的参数，如通带、过渡带、阻带、阻带衰减和群延迟等，以确保音频信号的准确处理。

时序规格

规定了输入主时钟（MCLK）和复位的相关时序参数，如MCLK占空比、频率、复位时间等，以及I²C总线的时钟频率和相关时间参数。

四、工作原理

ADC工作原理

AD1937中的四个ADC通道配置为两个立体声对，采用差分输入。ADC可在48kHz、96kHz或192kHz的标称采样率下工作，内部集成了数字抗混叠滤波器，具有79dB的阻带衰减和线性相位响应，过采样比为128。数字输出通过两个串行数据输出引脚提供，也可使用TDM模式访问多达16个通道。为了获得最佳性能，ADC应从差分信号源驱动，输入引脚连接到内部开关电容，需使用外部电阻和电容进行隔离。此外，还可通过数字高通滤波器去除残余直流偏移。

DAC工作原理

DAC通道分为四个立体声对，提供八个差分模拟输出，以提高噪声和失真性能。DAC内部集成了数字重建滤波器，在不同采样率下有不同的过采样比和阻带衰减。每个通道都有独立可编程的衰减器，可在255步内以0.375dB的增量进行调整。数字输入通过四个串行数据输入引脚提供，也可使用TDM模式。输出引脚具有1.5V的标称共模直流电平，推荐使用外部低通滤波器去除高频噪声并进行差分 - 单端转换。

时钟信号

片上锁相环（PLL）可从LRCLK引脚或MCLKI/MCLKXI引脚参考输入采样率，默认上电时为256×fS。不同采样率下，内部时钟频率有所不同，ADC内部时钟为256×fS，DAC内部时钟根据模式变化。PLL可在相关寄存器中进行掉电操作，为确保可靠锁定，在改变PLL模式或参考时钟不稳定时，可先对PLL进行掉电再上电。同时，为保证高性能，应将内部主时钟信号的时钟抖动限制在小于300ps rms的时间间隔误差内。

五、应用领域

汽车音频系统

AD1937的高性能和低EMI设计使其非常适合汽车音频环境，能够提供清晰、高质量的音频信号，满足汽车用户对音频体验的需求。

家庭影院系统

在家庭影院中，需要处理多通道音频信号，AD1937的多通道输入输出能力和高保真性能可以为用户带来沉浸式的音频体验。

机顶盒

机顶盒需要对各种音频格式进行解码和处理，AD1937的高分辨率和灵活的采样率支持能够满足不同音频源的需求。

数字音频效果处理器

对于需要对音频进行特效处理的设备，AD1937的高性能和可配置性使其能够实现各种复杂的音频效果。

六、总结

AD1937作为一款高性能的音频编解码器，凭借其出色的特性、丰富的功能和广泛的应用领域，在音频处理市场中具有重要的地位。电子工程师在设计音频系统时，可以根据具体需求充分利用AD1937的优势，实现优质的音频解决方案。你在使用AD1937或其他音频编解码器时，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。