ADAU1442/ADAU1445/ADAU1446：数字音频处理器的卓越之选

一、引言

在音频处理领域，数字信号处理器（DSP）的性能直接影响着音频系统的音质和功能。ADAU1442/ADAU1445/ADAU1446作为增强型音频处理器，凭借其强大的功能和灵活的配置，成为众多音频应用的理想选择。本文将深入介绍这三款处理器的特性、应用、工作原理以及相关的技术细节，为电子工程师在音频设计中提供有价值的参考。

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二、产品概述

ADAU1442/ADAU1445/ADAU1446均为24通道音频DSP，集成了S/PDIF接收器和发射器、灵活的串行音频端口和最多16通道异步采样速率转换器（ASRC），提供了灵活的音频路由和用户接口功能。它们的SigmaDSP内核具有完全28位处理（双精度模式下为56位）、同步加载参数以确保滤波器稳定，以及利用SigmaStudio工具实现100%编码效率等特性。

（一）器件差异

这三款器件的主要区别在于ASRC功能和封装。ADAU1442/ADAU1445内置16通道ASRC，采用TQFP封装，而ADAU1446则不含ASRC，采用LQFP封装。此外，ADAU1442可以处理9个时钟域，ADAU1445可以处理3个时钟域，ADAU1446则可以处理1个时钟域。

（二）工作模式

它们可通过两种工作模式进行控制：通过SPI/I2C端口加载和动态更新芯片的设置，或者在无微控制器的系统中，DSP从外部EEPROM自行引导。同时，还有12个多功能（MP）引脚，可作为通用数字I/O，或者用作4通道辅助控制ADC的输入。

三、技术规格

（一）电源参数

在电源方面，模拟电压（AVDD）范围为2.97V - 3.63V，数字电压（DVDD）范围为1.62V - 1.98V，PLL电压（PVDD）和IOVDD电压范围均为2.97V - 3.63V。不同器件在不同程序下的数字电流（DVDD）有所差异，例如ADAU1442典型程序下为335mA，最简程序下为115mA。

（二）模拟性能

辅助模拟输入分辨率为10位，满量程模拟输入积分非线性（INL）为 - 2.3 - +2.3 LSB，微分非线性（DNL）为 - 2.0 - +2.0 LSB，增益误差为 - 2.0 - +2.0 LSB，输入阻抗为200 kΩ，采样速率为fCORE/896（基于172.032 MHz内核时钟时即为192 kHz）。

（三）异步采样速率转换器

异步采样速率转换器的动态范围为6 - 139 dB（A加权，20 Hz至20 kHz），I/O采样速率比为1:8 - 7.75:1，总谐波失真加噪声（THD + N）典型值为 - 133 dB，最大值为 - 120 dB。

四、工作原理

（一）主时钟和PLL

ADAU1442/ADAU1445/ADAU1446可以使用片上振荡器产生主时钟，需要连接外部晶振形成完整的振荡器电路。主时钟输入馈入PLL，然后PLL产生3584 × fS,NORMAL时钟（当fS,NORMAL为48 kHz时为172.032 MHz）来运行DSP内核。PLL分频器模式由PLL0、PLL1和PLL2设置，可根据不同的内核速率和主时钟频率进行调整。

（二）电压调节器

芯片内置一个片上电压调节器，可将3.3V电源转换为1.8V数字电源。所需的外部元件只有一个PNP晶体管和一个电阻，通过VDRIVE引脚支持该调节器。

（三）控制端口

有三种控制模式：I2C控制模式、SPI控制模式和自引导模式（无外部控制器）。控制端口能够对除只读外的所有存储器和寄存器执行全面的读写操作，可通过单字模式或突发模式访问所有地址。

（四）串行数据输入/输出

灵活的串行数据输入和输出端口可以设置为以2通道格式（通常为I2S格式）、压缩TDM4或标准4、8或16通道TDM流格式接收或发送数据。输入控制寄存器可以控制时钟极性和数据输入模式，输出控制寄存器可以控制时钟极性、时钟频率、时钟类型和数据格式。

（五）灵活的音频路由矩阵（FARM）

FARM可以在串行输入、串行输出、ASRC、S/PDIF接收器和发射器以及DSP内核之间分配音频信号，简化了复杂系统中的信号路由和时钟问题。通过设置相应的寄存器，可以轻松配置FARM。

五、应用信息

（一）布局建议

在布局布线方面，每个模拟、数字、PLL电源/地对都推荐使用100 nF旁路电容，所有这些电容应尽可能靠近器件放置。电路板上的AVDD、DVDD、PVDD和IOVDD电源信号各自均应通过一个额外的大容量电容（10 μF至47 μF）旁路。晶振电路中的所有走线应尽可能短，以减小杂散电容。

（二）典型应用原理图

文档中提供了自引导应用、I2C控制应用和SPI控制应用的原理图，为工程师在实际设计中提供了参考。

六、总结

ADAU1442/ADAU1445/ADAU1446以其强大的音频处理能力、灵活的路由矩阵和丰富的功能，为音频系统设计提供了卓越的解决方案。无论是汽车音频处理、音响主机，还是商用音频处理等应用场景，都能发挥出其优势。电子工程师在设计音频系统时，可以根据具体需求选择合适的器件，并结合其技术规格和工作原理进行合理的设计和布局。你在实际应用中是否遇到过类似的音频处理器呢？你对它们的性能和使用体验有什么看法？欢迎在评论区分享你的经验和见解。