WM8532：高性能立體聲DAC的技術(shù)剖析與應(yīng)用指南

在音頻設(shè)備的設(shè)計領(lǐng)域，一款出色的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）能夠顯著提升音頻的質(zhì)量和性能。Wolfson Microelectronics推出的WM8532便是這樣一款備受關(guān)注的產(chǎn)品。讓我們深入了解這款24位、192kHz立體聲DAC的特點、性能及應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

WM8532是一款集成電荷泵的立體聲DAC，它僅需單一3.3V電源軌，就能提供可選的1VRMS或2VRMS線路驅(qū)動輸出。其輸出為接地參考，并且采用了直流伺服技術(shù)，這不僅消除了線路驅(qū)動耦合電容的需求，還能有效避免上電時的爆音和咔嗒聲。該設(shè)備通過硬件控制接口進行控制和配置，支持8kHz至192kHz的所有常見音頻采樣率，音頻接口工作在從模式。此外，它具有3.3V容限的數(shù)字接口，允許連接最高3.3V的邏輯電路，采用24引腳QFN封裝。

二、產(chǎn)品特性

2.1 高性能立體聲DAC

• 音頻性能卓越：具備106dB的信噪比（‘A加權(quán)’）、 - 87dB的總諧波失真以及120dB的靜音衰減，能為用戶帶來高品質(zhì)的音頻體驗。
• 支持多種采樣率：涵蓋了從8kHz到192kHz的所有常見采樣率，滿足不同音頻應(yīng)用的需求。
• 硬件控制模式：簡單便捷，可輕松實現(xiàn)對設(shè)備的控制和配置。
• 數(shù)據(jù)格式多樣：支持LJ和I2S兩種數(shù)據(jù)格式，增加了設(shè)備的靈活性。
• 低直流偏移：線路輸出的最大直流偏移僅為1mV，確保音頻信號的純凈度。
• 爆音/咔嗒聲抑制：上電/下電順序器有效抑制爆音和咔嗒聲，提升用戶體驗。
• 單電源供電：AVDD、LINEVDD和DBVDD可在 + 3.3V ± 10%的范圍內(nèi)工作，實現(xiàn)單電源供電。
• 寬溫度范圍：工作溫度范圍為 - 40°C至85°C，適用于各種環(huán)境。

三、引腳配置與說明

3.1 引腳配置

WM8532采用24引腳QFN封裝，各引腳具有不同的功能。例如，DACDAT用于數(shù)字音頻接口數(shù)據(jù)輸入，LRCLK是數(shù)字音頻接口左右時鐘，BCLK為數(shù)字音頻接口位時鐘等。

3.2 引腳說明

四、電氣特性

4.1 模擬輸出電平

在不同的AMPLSEL設(shè)置下，輸出電平有所不同。當(dāng)AMPLSEL = 1時，0dBFS對應(yīng)的輸出電平為2.00×AVDD至2.06×AVDD Vrms；當(dāng)AMPLSEL = 0時，為1.00×AVDD至1.03×AVDD Vrms。

4.2 DAC性能

• 信噪比（SNR）：在RL = 10kΩ時，A加權(quán)為106dB，未加權(quán)為104dB。
• 動態(tài)范圍（DNR）：RL = 10kΩ時，A加權(quán)為104dB。
• 總諧波失真（THD）：0dBFS時為 - 87dB。
• 電源抑制比（PSRR）：100Hz時為54dB，1kHz時為54dB，20kHz時為50dB。
• 聲道分離度：1kHz時為100dB，20Hz至20kHz為93dB。

  4.3 數(shù)字邏輯電平

  輸入高電平（VIH）和輸入低電平（VIL）根據(jù)DBVDD的不同范圍有不同的取值。

五、功耗測量

在不同的采樣率和工作模式下，WM8532的功耗有所差異。例如，在fs = 48kHz，MCLK = 256fs時，待機模式（MUTE = 0）下總功耗為2.32mA，播放模式（MUTE = 1）下總功耗為10.72mA。

六、信號時序要求

6.1 系統(tǒng)時鐘時序

MCLK的周期時間、高時間、低時間、占空比和周期抖動都有相應(yīng)的要求。例如，MCLK周期時間為27至500ns，高時間和低時間均不小于11ns，占空比為40:60至60:40，周期抖動不超過200ps。

6.2 音頻接口時序（從模式）

BCLK的周期時間、脈沖寬度高和低，以及LRCLK和DACDAT的設(shè)置時間和保持時間都有明確規(guī)定。例如，BCLK周期時間為27ns，LRCLK設(shè)置時間為7ns，保持時間為5ns。

七、電源上電復(fù)位電路

WM8532包含一個內(nèi)部上電復(fù)位（POR）電路，用于在電源上電后將DAC數(shù)字邏輯復(fù)位到默認狀態(tài)。當(dāng)VMID或LINEVDD低于最小閾值時，POR電路會將POR信號置低；當(dāng)VMID和AVDD上升到一定值時，POR信號釋放為高，此時可以訪問控制接口和音頻接口。

八、設(shè)備描述

8.1 數(shù)字音頻接口

數(shù)字音頻接口使用DACDAT、LRCLK和BCLK三個引腳，工作在從模式。支持左對齊和I2S兩種音頻數(shù)據(jù)格式，均為MSB優(yōu)先。

8.2 數(shù)字音頻數(shù)據(jù)采樣率

外部主時鐘直接應(yīng)用于MCLK輸入引腳，設(shè)備會自動檢測主時鐘頻率（MCLK）和采樣率（LRCLK）之間的關(guān)系，支持MCLK與LRCLK的比率為128fs至1152fs，采樣率為8kHz至192kHz。

8.3 硬件控制接口

通過對硬件控制引腳的邏輯電平設(shè)置來配置設(shè)備，如MUTE引腳控制靜音，AMPLSEL引腳選擇輸出幅度，DEEMPH引腳控制去加重濾波器，AIFMODE引腳選擇音頻接口模式。

九、應(yīng)用信息

9.1 推薦外部組件

推薦使用單一公共接地平面，電荷泵飛返電容C5應(yīng)盡量靠近WM8532，然后依次是電荷泵去耦電容C1、LINEVDD和VMID去耦電容。同時，要謹慎選擇電容類型，推薦使用低ESR的電容以獲得最佳性能。

9.2 推薦模擬低通濾波器

如果設(shè)備驅(qū)動寬帶放大器，建議使用外部單極RC濾波器。該濾波器的 - 3dB截止頻率為105.26kHz，20kHz時的衰減為0.15dB。

十、總結(jié)

WM8532以其高性能、豐富的功能和靈活的配置，適用于多種消費類數(shù)字音頻應(yīng)用，如游戲機、機頂盒、A/V接收器、DVD播放器和數(shù)字電視等。電子工程師在設(shè)計音頻設(shè)備時，可以充分利用WM8532的優(yōu)勢，打造出高品質(zhì)的音頻產(chǎn)品。你在使用類似DAC產(chǎn)品時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。