探索 EVAL - ADAU1701MINIZ 评估板：音频处理的新利器

在音频处理领域，一款优秀的评估板能为工程师们提供便捷且高效的开发体验。今天，我们就来深入了解一下 EVAL - ADAU1701MINIZ 评估板，看看它能为我们带来怎样的惊喜。

文件下载：EVAL-ADAU1701MINIZ.pdf

评估板概述

EVAL - ADAU1701MINIZ 是 ADAU1701 SigmaDSP® 迷你评估板，它提供立体声线路电平模拟音频输入以及数字音频接口。其中，ADAU1701 的两个 DAC 通道连接到 SSM2306 无滤波器 D 类放大器，另外两个通道则连接到线路电平输出。该评估板可通过连接到 I2C 通信接口的 USBi 接口控制板进行控制，还配备了板载自启动 EEPROM，能让板子独立于 Analog Devices 的 SigmaStudio™ 软件运行。同时，按钮、LED 和电位器直接连接到 ADAU1701 的 GPIO 引脚，方便用户进行控制。而且，它还可用于评估 Analog Devices 的 ADAU1702 和 ADAU1401 音频处理器。

包装内容

当你拿到 EVAL - ADAU1701MINIZ 评估板时，包装内包含以下物品：

1. ADAU1701 迷你评估板：核心部件，承载着各种功能。
2. USBi 控制接口板：用于控制评估板。
3. USB 电缆：实现评估板与计算机的连接。
4. SigmaStudio 软件：方便用户进行信号处理流程的图形化配置。
5. 评估板文档：为用户提供详细的使用说明和技术参数。

其他支持文档

在使用评估板时，可参考 Analog Devices 官网（www.analog.com）上的以下文档：

1. ADAU1701、ADAU1702 和 ADAU1401 数据手册：详细介绍芯片的技术规格。
2. SSM2306 数据手册：关于放大器的详细资料。
3. AN - 923 应用笔记：介绍如何在自启动模式下使用 ADAU1701/ADAU1702 设计系统。
4. AN - 951 应用笔记：讲解如何使用 SigmaDSP GPIO 引脚进行硬件控制。
5. SigmaStudio 帮助软件：作为包装内的一部分，可帮助用户更好地使用软件。

评估板设置

快速上手

要快速开始使用评估板，需完成以下几个步骤：安装 SigmaStuido 软件、插入 USBi、给板子通电、连接音频电缆并设置开关和跳线。

安装 SigmaStudio 软件

1. 打开提供的 zip 文件，将文件提取到你的 PC 上；或者将 SigmaStudio CD 插入 PC 光驱，选择 SigmaStudio 文件夹。
2. 若之前未安装 Microsoft .NET Framework 2.0 版本，双击 dotnetfx.exe 进行安装。
3. 双击 setup.exe 并按照提示操作，安装完成后无需重启计算机。

设置硬件

1. 将 USBi 插入评估板上的控制端口。
2. 将 USB 电缆连接到计算机和 USBi。
3. 当提示安装驱动程序时，选择“从列表或指定位置安装”。
4. 选择“在这些位置中搜索最佳驱动程序”。
5. 勾选“在搜索中包含此位置”，USBi 驱动程序位于 C:Program FilesAnalog Devices IncSigma StudioUSB drivers。
6. 点击“下一步”，若提示选择驱动程序，选择 CyUSB.sys；若在 XP 系统中出现软件未通过 Windows Logo 测试的消息，点击“继续”。

给板子通电

评估板可以通过 USBi 或板上提供的电源供电。若要让板子独立于计算机运行，断开跳线 J3 并在 J2 处连接电源，此时电源指示灯 LED D3 应亮起。

连接音频电缆

使用 1/8” 电缆连接立体声模拟输入和输出：

1. 将音频源连接到输入 J5 插孔。
2. 将输出 J6 插孔连接到扬声器或耳机。

设置开关和跳线

要将评估板配置为立体声模拟输入和输出，需按照说明设置开关和跳线。

创建首个 SigmaStudio 项目

以 EQ 滤波器和辅助音量控制项目为例，具体步骤如下：

硬件配置标签操作

1. 从树形工具箱中将 ADAU1701 和 USBi 单元拖到硬件配置标签的空白处，若使用其他处理器，拖动相应单元。
2. 通过点击并拖动，将 USBi 单元的顶部蓝色输出引脚连接到 ADAU1701 单元的绿色输入引脚。

原理图标签操作

1. 点击原理图标签。
2. 在树形工具箱中展开 IO 文件夹，选择 Input，将 Input 单元拖动到工作区。
3. 在 IO 文件夹中选择 GPIO，再选择 Input，将 Auxiliary ADC Input 拖动到工作区。
4. 在 Auxiliary ADC Input 单元（标记为 ADC In1）上，从下拉菜单中选择 AUX_ADC_3。
5. 展开 Filters，选择 Second Order，再选择 Single Precision，然后选择 2 Ch，拖动 Medium Size Eq 单元。
6. 右键单击标记为 Gen Filter1 的 General (2nd Order) 单元，点击“Grow Algorithm”，选择 1. 2 Channel – Single Precision，再选择 4，创建一个五频段均衡器，可点击单元上的蓝色框修改每个频段的通用滤波器设置。
7. 展开 Volume Controls，选择 Adjustable Gain、Ext Control、Clickless SW Slew，然后拖动 Single slew ext vol 单元。
8. 展开 Muxes/Demuxes，选择 Switch，再选择 2 Ch，拖动 Stereo Switch 2xN 单元。
9. 展开 IO，选择 Output，将四个 Output 单元拖动到工作区。
10. 为每个输出从下拉菜单中选择一个 DAC 输出，DAC0 和 DAC1 分别是放大器左右输出（对应图中板子上标记的 J4），DAC2 和 DAC3 分别是立体声线路输出的左右声道输出（对应图中 J6）。
11. 按照图示连接所有单元。

完成硬件配置标签设置

1. 在硬件配置标签的 GPIO 框下，选择 MP8 旁边的下拉菜单，设置为 ADC3，这样板上的旋转电位器就可以与原理图窗口中的 Auxiliary ADC Input 单元配合使用，用作音量控制。
2. 确保项目板已通电并连接到 PC。
3. 在 SigmaStudio 中选择“Link - Compile - Download”按钮，若项目编译无错误，将进入“Ready - Download”模式。

启动音频源听到音频播放后，旋转板上的电位器即可实时控制音量并影响音频输出。

评估板使用详解

ADAU1701 SigmaDSP

ADAU1701 是一款完整的单芯片音频系统，集成了 28 位/56 位音频 DSP、ADC、DAC 和类似微控制器的控制接口。它能进行多种信号处理，如均衡、分频、低音增强、多频段动态处理、延迟补偿、扬声器补偿和立体声图像扩展等，可弥补扬声器、放大器和聆听环境的现实局限，显著提升感知音频质量，其信号处理能力堪比高端录音室设备。大部分处理在全 56 位双精度模式下完成，能实现出色的低电平信号性能。它是一款完全可编程的 DSP，用户可使用易用的 SigmaStudio 软件通过图形化方式配置自定义信号处理流程。ADAU1701 程序可在开机时通过自身自启动机制从串行 EEPROM 加载，也可从外部微控制器加载，关机时，参数的当前状态可从 ADAU1701 写回 EEPROM，下次运行程序时可召回。两个 Σ - Δ ADC 和四个 Σ - Δ DAC 提供 98.5 dB 的模拟输入到模拟输出动态范围，每个 ADC 的 THD + N 为 - 83 dB，每个 DAC 的 THD + N 为 - 90 dB，数字输入和输出端口可无缝连接其他 ADC 和 DAC，该芯片通过 I2C® 总线或 4 线 SPI® 端口进行通信。

电源供应

电源电路由 5 V 转 3.3 V 的 ADP3336 直流稳压器、滤波器和 LED 指示灯组成。连接到 ADP3336 的 FB 引脚的电阻和电容用于设置输出电压。电源可由 USBi 板、电源连接器 J2 提供，也可通过连接到 J1 的电池供电。使用 USBi 从 USB 端口的 5 V 直流电为 EVAL - ADAU1701MINIZ 供电（默认设置）时，应连接跳线 J3；使用 J1 或 J2 上的外部 5 V 直流电源时，应断开 J3 上的跳线。当 EVAL - ADAU1701MINIZ 通电时，LED D3 亮起绿色，ADAU1701 数字电路由芯片自带的稳压器和晶体管 Q1 产生的 1.8 V 电源供电。

模拟音频输入

每个立体声模拟输入信号在连接到 ADAU1701 的 ADC 之前，会先连接到抗混叠滤波器和交流耦合电容。与 ADC 输入串联的电阻与 ADAU1701 上的 ADC_RES 电阻配合，用于设置 ADC 的满量程均方根输入电压，此处设置为 1.0 V rms。

模拟音频线路输出

ADAU1701 包含四个 Σ - Δ DAC，DAC 的 SNR 为 104 dB，THD + N 为 - 90 dB，满量程输出为 0.9 V rms（2.5 V p - p），DAC 处于反相配置，若不希望输入到输出的信号反转，可在 ADAU1701 DSP 程序流程中反转信号。DAC 2 和 DAC 3 连接到一个单极点无源低通滤波器，截止频率为 50 kHz，可有效过滤 DAC 的带外噪声。

D 类放大器输出

ADAU1701 的 DAC 0 和 DAC 1 连接到 SSM2306，这是一款 2 W 无滤波器 D 类放大器，具有内置输出级，可驱动 2 W 到 4 Ω 负载或 1.4 W 到 8 Ω 负载，可根据引脚说明将扬声器连接到 J4。

评估板时钟

ADAU1701 片上时钟振荡器可驱动外部晶体产生主时钟，开关 S1 可用于断开晶体连接，改用 J7 上输入的外部 MCLK 信号。晶体 Y1 为 12.288 MHz，因此 ADAU1701 以 48 kHz 的采样率运行。

外部数字音频输入

要使用 ADAU1701 的数字音频输入端口，需使用 J7 接口将串行数据、BCLK 和 LRCLK 信号连接到外部源，且该源需与 ADAU1701 同步，因此 MCLK 也应输入到该接口。在 SigmaStudio 软件中，可通过输入单元访问数字输入通道 0 到通道 7，并在软件中配置 ADAU1701 的相应多功能引脚。

I2C 通信接口

I2C 通信接头 J8 连接到 ADAU1701 通信端口，除了 I2C 信号，J8 还包含 DSP 复位信号和 USB 总线电源，通常将 USBi（EVAL - ADUSB2）连接到该接头，以实现与 SigmaStudio 的通信。

自启动 EEPROM

SigmaStudio 可将一组程序 RAM、参数 RAM 和寄存器设置下载到 EVAL - ADAU1701MINIZ 自启动 EEPROM，需先禁用写保护开关 S5。下载时，编译项目，然后在硬件配置标签中右键单击 ADAU1701，选择“Write Latest Compilation to E2PROM”。只要板子通电且 EEPROM 内容有效，ADAU1701 会自动自启动，按下复位开关（S2）可确保在板子通电时 ADAU1701 自启动。

GPIO 接口

ADAU1701 有 12 个多功能引脚，可用作数字 GPIO 或辅助 ADC 输入。在 EVAL - ADAU1701MINIZ 上，部分引脚连接到 LED 用作输出，部分引脚连接到按钮和上拉电阻用作输入，还有引脚连接到线性电位器用作辅助 ADC 输入，以及连接到 SSM2306 放大器的 (overline{SD}) 引脚，可控制其电源开关。

回写触发晶体管

回写触发晶体管电路用于在电源（DVDD）中断时向 ADAU1701 的 WB 引脚发送高脉冲。正常运行时，DVDD 为高电平（+ 5 V），晶体管 Q2 导通，WB 信号保持低电平；电源移除时，晶体管截止，WB 信号线上发送高脉冲到 ADAU1701，稳压器上的两个 220 μF 大电容可保持 DVDD 高电平，直到数据回写传输完成，为 ADAU1701 和自启动 EEPROM 提供足够的电源电压。

复位

按下开关 S2 时，ADM811 为 ADAU1701 提供干净的低电平有效复位信号。

其他信息

原理图和布局

文档中提供了评估板的原理图和布局图，方便工程师了解板子的电路结构和元件布局。

订购信息

详细列出了评估板的物料清单，包括元件的数量、参考编号、描述、制造商和零件编号等信息。同时，订购指南中表明 EVAL - ADAU1701MINIZ 为评估板，且后缀 Z 表示符合 RoHS 标准。

ESD 注意事项

该评估板是静电放电（ESD）敏感设备，尽管产品具有专利或专有保护电路，但受到高能量 ESD 时仍可能损坏，因此应采取适当的 ESD 预防措施，避免性能下降或功能丧失。

EVAL - ADAU1701MINIZ 评估板在音频处理方面表现出色，功能丰富且易于使用。希望广大电子工程师能通过本文对该评估板有更深入的了解，在实际开发中充分发挥其优势，创造出更优质的音频产品。你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。