深入解析AD1854：高性能立體聲音頻DAC的卓越之選

在音頻領(lǐng)域，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）的性能直接影響著音頻質(zhì)量。今天，我們就來詳細(xì)剖析一款高性能的立體聲音頻DAC——AD1854。

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產(chǎn)品概述

AD1854是一款高性能單芯片立體聲音頻DAC，在48kHz采樣率下，能提供113dB的動(dòng)態(tài)范圍和112dB的信噪比（A加權(quán)且未靜音）。它由帶有抖動(dòng)的多位Σ - Δ調(diào)制器、連續(xù)時(shí)間模擬濾波器和模擬輸出驅(qū)動(dòng)電路組成。此外，它還具備片上立體聲衰減器和靜音功能，可通過SPI兼容的串行控制端口進(jìn)行編程。

AD1854與當(dāng)前的DVD格式完全兼容，支持96kHz采樣頻率和24位數(shù)據(jù)。同時(shí)，它還支持“紅皮書”44.1kHz采樣頻率的數(shù)字去加重，具有向后兼容性。

產(chǎn)品特性

豐富的數(shù)據(jù)支持

• 支持5V立體聲音頻DAC系統(tǒng)，可接受16位、18位、20位和24位數(shù)據(jù)，支持24位和96kHz采樣率。

  先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)

• 采用多位Σ - Δ調(diào)制器，具備“完美差分線性恢復(fù)”功能，可降低空閑音調(diào)和本底噪聲。

  抗抖動(dòng)能力強(qiáng)

• 數(shù)據(jù)定向加擾DAC，對(duì)抖動(dòng)的敏感度極低。

  優(yōu)質(zhì)的輸出性能

• 差分輸出可實(shí)現(xiàn)最佳性能，在48kHz采樣率下，AD1854KRS的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)113dB，信噪比為112dB，總諧波失真加噪聲（THD + N）為 - 101dB。

  靈活的控制功能

• 片上音量控制有1024級(jí)，硬件和軟件均可控制無(wú)咔嗒聲靜音。左右聲道均有零輸入標(biāo)志輸出，支持?jǐn)?shù)字去加重處理。

  多樣的時(shí)鐘模式

• 支持(256 ×F{S})或(384 ×F{S})主模式時(shí)鐘，具備可切換的時(shí)鐘倍頻器。

  低功耗模式

• 擁有掉電模式和軟掉電模式，可有效降低功耗。

  靈活的串口

• 靈活的串行數(shù)據(jù)端口，支持右對(duì)齊、左對(duì)齊和I2S兼容格式。

  小巧的封裝

• 采用28引腳SSOP塑料封裝，體積小巧。

應(yīng)用領(lǐng)域

AD1854的應(yīng)用范圍十分廣泛，涵蓋了DVD、CD、機(jī)頂盒、家庭影院系統(tǒng)、汽車音頻系統(tǒng)、采樣音樂鍵盤、數(shù)字混音臺(tái)和數(shù)字音頻效果處理器等領(lǐng)域。

規(guī)格參數(shù)

測(cè)試條件

• 電源電壓（AVDD，DVDD）為5.0V，環(huán)境溫度為25°C，輸入時(shí)鐘信號(hào)為12.288MHz（256 × FS模式），輸入采樣率為48kHz，測(cè)量帶寬為20Hz至20kHz，字寬為20位，負(fù)載電容為100pF，負(fù)載阻抗為47kΩ，輸入電壓高為2.4V，輸入電壓低為0.8V。

  模擬性能

• 分辨率：典型值為20位。
• 信噪比：不同型號(hào)和濾波條件下有所不同，如AD1854KRS在無(wú)濾波時(shí)為110dB，帶A加權(quán)濾波時(shí)為112dB。
• 動(dòng)態(tài)范圍：AD1854KRS在無(wú)濾波時(shí)為106 - 110dB，帶A加權(quán)濾波時(shí)為108 - 113dB。
• 總諧波失真加噪聲：AD1854KRS在(V_{O}=0dB)時(shí)為 - 94 - - 101dB。
• 模擬輸出：差分輸出范圍為5.6V p - p，輸出阻抗小于200Ω，輸出電容為20pF，帶外能量為 - 72.5dB，CMOUT為2.25V。
• 直流精度：增益誤差為 - 11.0%至 + 11.0%，聲道間增益失配為 - 0.15dB至 + 0.15dB，增益漂移為200 - 300ppm/°C，聲道間串?dāng)_為 - 120dB，聲道間相位偏差為 ± 0.1°，靜音衰減為 - 100dB，去加重增益誤差為 ± 0.1dB。

  數(shù)字I/O

• 輸入電壓高為2.2V，輸入電壓低為0.8V，高電平輸出電壓為2.0V，低電平輸出電壓為0.4V，輸入泄漏電流最大為10，輸入電容為20。

  電源

• 模擬和數(shù)字電壓為4.5 - 5.5V，模擬電流為26 - 35mA，數(shù)字電流為14 - 20mA，功耗在不同模式下有所不同，電源抑制比在1kHz時(shí)為60dB，20kHz時(shí)為 - 50dB。

  絕對(duì)最大額定值

• 各引腳電壓和溫度等參數(shù)都有明確的限制，超過這些值可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。

引腳配置與功能

AD1854共有28個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能，如數(shù)字地（DGND）、主時(shí)鐘輸入（MCLK）、控制數(shù)據(jù)鎖存（CLATCH）、控制時(shí)鐘輸入（CCLK）等。這些引腳的合理連接和使用對(duì)于設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

操作特性

串行數(shù)據(jù)輸入端口

• 采用二進(jìn)制補(bǔ)碼、MSB優(yōu)先格式，左聲道數(shù)據(jù)字段總是先于右聲道數(shù)據(jù)字段。輸入數(shù)據(jù)位數(shù)可通過模式選擇引腳或SPI控制端口的模式選擇位進(jìn)行設(shè)置。

  串行數(shù)據(jù)輸入模式

• 有右對(duì)齊、I2S對(duì)齊和左對(duì)齊三種模式，不同模式下數(shù)據(jù)的有效邊沿和對(duì)齊方式有所不同。此外，還支持32 (32 ×F_{S}) BCLK頻率的“打包模式”。

  串行控制端口

• 與SPI兼容，可用于選擇輸入模式、軟掉電控制、軟去加重、聲道特定衰減和靜音等功能?？刂茢?shù)據(jù)輸入必須在控制時(shí)鐘上升沿有效，控制鎖存必須在LSB時(shí)鐘輸入AD1854后，控制時(shí)鐘無(wú)效時(shí)進(jìn)行LO - HI轉(zhuǎn)換。

  靜音功能

• 提供兩種靜音方式：一是通過將MUTE引腳置為HI，二是在串行控制寄存器中設(shè)置靜音位為HI。設(shè)計(jì)上可最大程度減少靜音和取消靜音時(shí)的爆音和咔嗒聲。

  平滑音量控制

• 采用ADI的1024級(jí)“平滑音量控制”，帶有自動(dòng)斜坡上升/下降功能。每L/RCLK周期比較當(dāng)前音量寄存器和請(qǐng)求音量寄存器，若不同則調(diào)整一個(gè)步長(zhǎng)，從最大音量到最小音量約需20ms。

  輸出驅(qū)動(dòng)、緩沖和負(fù)載

• 模擬輸出級(jí)能夠驅(qū)動(dòng)1kΩ（串聯(lián)2nF）負(fù)載。

  掉電復(fù)位

• 提供兩種掉電和復(fù)位方法：一是將PD/RST輸入置為L(zhǎng)O，二是設(shè)置軟掉電位為HI。所有寄存器將歸零，用戶在PD/RST置為HI后需等待100ms再使用串行數(shù)據(jù)輸入端口和串行控制輸入。

  去加重

• 支持?jǐn)?shù)字去加重，可通過將DEEMP輸入置為HI或設(shè)置去加重寄存器位為HI來控制。去加重功能針對(duì)44.1kHz進(jìn)行了優(yōu)化，但也可擴(kuò)展到其他采樣頻率。

  控制信號(hào)

• IDPM0、IDPM1和DEEMP控制輸入通常連接HI或LO以確定AD1854的工作狀態(tài)，只要在第一個(gè)串行數(shù)據(jù)輸入位（即MSB）呈現(xiàn)給AD1854之前保持穩(wěn)定，就可以動(dòng)態(tài)更改。

典型性能

通過Audio Precision System Two測(cè)量，AD1854在不同條件下的信噪比、THD + N、電源抑制性能、本底噪聲、數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)等典型模擬性能都有詳細(xì)的圖表展示，這為工程師在實(shí)際應(yīng)用中評(píng)估和使用該產(chǎn)品提供了重要參考。

總之，AD1854憑借其卓越的性能、豐富的功能和靈活的配置，成為音頻設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一款優(yōu)秀選擇。各位工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不妨考慮這款高性能的音頻DAC，相信它能為你的音頻系統(tǒng)帶來出色的表現(xiàn)。你在使用類似音頻DAC時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。