四通道模数转换器ADAU1979：性能、原理与应用全解析

在电子设计领域，模数转换器（ADC）是连接模拟世界和数字世界的关键桥梁。ADAU1979作为一款四通道模数转换器，以其卓越的性能和丰富的功能，在汽车音频系统、有源噪声消除系统等领域得到了广泛应用。今天，我们就来深入探讨一下ADAU1979的产品特性、工作原理以及典型应用。

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产品特性

高性能模拟输入

ADAU1979具备四路4.5 V rms（典型值）差分输入，能够处理较大幅度的模拟信号。其交流耦合输入具有出色的性能，为音频信号的采集提供了可靠的保障。同时，该ADC采用多位Σ - Δ架构，连续时间前端设计实现了低电磁干扰（EMI）性能，有效减少了外界干扰对信号的影响。

出色的数字性能

这款ADC的动态范围可达109 dB（典型值），总谐波失真加噪声（THD + N）低至 - 95 dB（典型值），能够提供高质量的数字输出。它支持24位立体声ADC，采样速率范围从8 kHz至192 kHz，满足了不同应用场景的需求。此外，还具备可选数字高通滤波器，可有效去除直流分量和低频噪声。

灵活的控制与配置

ADAU1979支持I2C/SPI可控，可通过微控制器调整音量和许多其它参数，提高了系统的灵活性。它还具备软件可控无杂音静音功能和软件关断功能，方便用户进行系统管理。支持右对齐、左对齐、I2S和TDM模式，以及主机和从机工作模式，可适应不同的系统架构。

汽车应用认证

ADAU1979通过了汽车应用认证，其生产工艺受到严格控制，能够满足汽车应用的质量和可靠性要求。这使得它在汽车音频系统和有源噪声消除系统等领域具有广泛的应用前景。

技术规格

模拟性能规格

在模拟性能方面，ADAU1979表现出色。其满量程交流差分输入电压典型值为4.5 V rms，单端输入电压典型值为2.25 V rms。输入共模电压为1.5 V dc，差分输入电阻为64.34 kΩ，单端输入电阻为32.17 kΩ。ADC分辨率为24位，动态范围（A加权）线路输入可达109 dB，总谐波失真加噪声（THD + N）低至 - 95 dB。

数字输入/输出规格

数字输入/输出规格方面，高电平输入电压（VIH）为0.7 × IOVDD，低电平输入电压（VIL）为0.3 × IOVDD。输入漏电流范围为 - 10 µA至 + 10 µA，输入电容为5 pF。高电平输出电压（VOH）为IOVDD - 0.60 V，低电平输出电压（VOL）为0.4 V。

电源规格

ADAU1979采用3.3 V单电源供电，内部可产生1.8 V的数字DVDD电源。在不同采样速率下，各电源的电流和功耗有所不同。例如，在48 kHz采样速率主模式下，IOVDD电流为450 µA，AVDDx电流（4通道ADC，内部DVDD）为14 mA，DVDD电流（外部DVDD）为5 mA。

数字滤波器规格

ADC抽取滤波器具有良好的通带和阻带特性，通带纹波为±0.015 dB，阻带衰减为79 dB。高通滤波器截止频率在48 kHz时典型值为0.9375 Hz，相位偏差在20 Hz时为10度，建立时间为1秒。

时序规格

ADAU1979的时序规格包括输入主时钟（MCLK）、复位、PLL、ADC串行输出端口、SPI端口和I2C端口等方面的时序要求。例如，MCLKIN占空比为40% - 60%，PLL锁定时间为10 ms，ADC串行输出端口的BCLK高电平、低电平以及LRCLK建立和保持时间等都有明确的规定。

工作原理

电源和基准电压源

ADAU1979采用3.3 V单电源供电，所有AVDDx引脚通过100 nF陶瓷芯片电容去耦到最近的AGNDx，以降低噪声拾取。数字内核的电源电压（DVDD）利用内部低压差调节器产生，典型输出为1.8 V，需通过100 nF陶瓷电容和10 µF电容去耦。模拟模块的基准电压在内部产生，通过VREF引脚输出，典型电压为1.5 V。

上电复位序列

器件要求在AVDDx引脚上从外部提供3.3 V单电源，内部产生DVDD（1.8 V）。复位期间，DVDD调节器禁用以降低功耗。当(overline{PD} / overline{RST})引脚变为高电平后，器件使能DVDD调节器。只有当DVDD达到1.2 V且POR信号释放后，器件才会离开复位状态。

PLL和时钟

ADAU1979内置模拟PLL，为内部ADC提供主时钟。PLL可根据输入时钟频率进行编程，时钟源可以是MCLKIN引脚或LRCLK引脚（从模式）。在LRCLK模式下，PLL支持32 kHz到192 kHz的采样速率。PLL需要一个外部滤波器，连接在PLL_FILT引脚上。

模拟输入

ADAU1979具有4路差分模拟输入，支持交流耦合和直流耦合输入信号。在多数音频应用中，可通过耦合电容消除信号的直流成分。在48 kHz采样速率时，高通滤波器具有1.4 Hz、6 dB/倍频程的截止频率。

模数转换器

ADAU1979的4个Σ - Δ ADC通道配置为两个立体声对，具有可配置的差分/单端输入。ADC以32 kHz到192 kHz的标称采样速率工作，包括片上数字抗混叠滤波器。使用幅度较小的输入信号时，可提供10位可编程数字增益补偿。ADC还有直流失调校准算法，可消除系统性直流失调。

ADC求和模式

四个ADC可分组为单个立体声ADC或单个单声道ADC，以提高信噪比（SNR）。提供2通道求和模式和1通道求和模式，分别可使SNR提高3 dB和6 dB。

串行音频数据输出端口、数据格式

串行音频端口包括BCLK、LRCLK、SDATAOUT1和SDATAOUT2四个引脚，可作为主机或从机工作，支持立体声模式和TDM多通道模式，以及常见音频格式如I2S、左对齐（LJ）和右对齐（RJ）。

控制端口

ADAU1979控制端口支持I2C和SPI两种工作模式，用于设置器件的内部寄存器。默认情况下，器件工作在I2C模式，通过将CLATCH引脚拉低三次可将其置于SPI模式。

寄存器详解

ADAU1979的寄存器涵盖了主电源和软件复位寄存器、PLL控制寄存器、模块电源控制和串行端口控制寄存器等多个方面。每个寄存器的不同位具有不同的功能，可通过设置这些位来实现对器件的各种控制和配置。例如，主电源和软件复位寄存器（M_POWER）可用于使能升压调节器、麦克风偏置、PLL等模块；PLL控制寄存器（PLL_CONTROL）可用于设置PLL的时钟源、倍频系数等参数。

典型应用电路

ADAU1979的典型应用电路包括四路输入、I2C和I2S模式。在实际应用中，可根据具体需求进行合理的电路设计和参数配置，以充分发挥ADAU1979的性能优势。

总之，ADAU1979作为一款高性能的四通道模数转换器，具有丰富的功能和出色的性能。在汽车音频系统、有源噪声消除系统等领域，它能够为用户提供高质量的音频采集和处理解决方案。电子工程师在设计相关系统时，可以充分考虑ADAU1979的特点和优势，结合实际需求进行合理的应用。大家在使用ADAU1979的过程中，有没有遇到过什么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。