WM8768：24位、192kHz 8通道DAC的全面解析

一、引言

在音頻處理領(lǐng)域，DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）起著至關(guān)重要的作用。Wolfson Microelectronics的WM8768是一款出色的多通道音頻DAC，適用于DVD、環(huán)繞聲處理等多種應(yīng)用場景，如家庭高保真音響、汽車音頻以及其他視聽設(shè)備。下面我們將對WM8768進行詳細解析。

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二、產(chǎn)品概述

（一）基本特性

WM8768采用四個立體聲24位多位Σ - Δ DAC，并配備過采樣數(shù)字插值濾波器。它支持16 - 32位的數(shù)字音頻輸入字長，采樣率范圍從8kHz到192kHz。每個DAC通道都有獨立的數(shù)字音量和靜音控制，音頻數(shù)據(jù)接口支持I2S、左對齊、右對齊和DSP數(shù)字音頻格式。該設(shè)備可通過3線串行接口或硬件接口進行控制，具備通道選擇、音量控制、靜音、去加重和電源管理等功能，采用28引腳SSOP封裝。

（二）性能指標

1. 信噪比（SNR）：在48kHz采樣率下，‘A’加權(quán)SNR可達103dB。
2. 采樣頻率：支持8kHz - 192kHz的采樣頻率。
3. 電源范圍：模擬電源電壓范圍為2.7V - 5.5V，數(shù)字電源電壓范圍為2.7V - 3.6V。

三、引腳配置與說明

（一）引腳配置

WM8768采用28引腳SSOP封裝，各引腳有其特定的功能。例如，MODE引腳用于控制格式選擇，MCLK為數(shù)字輸入的主時鐘，BCLK為音頻接口位時鐘等。

（二）引腳詳細說明

四、電氣特性

（一）絕對最大額定值

使用時需注意絕對最大額定值，如數(shù)字電源電壓范圍為 - 0.3V到 + 5V，模擬電源電壓范圍為 - 0.3V到 + 7V等。超出這些范圍可能會對設(shè)備造成永久性損壞。

（二）推薦工作條件

推薦的數(shù)字電源范圍為2.7V - 3.6V，模擬參考電源為2.7V - 5.5V，模擬電源范圍為2.7V - 5.5V。同時，要注意數(shù)字電源DVDD不能比AVDD大超過0.3V，以保證設(shè)備正常工作。

（三）電氣性能參數(shù)

在特定測試條件下（AVDD, VREFP = 5V, DVDD = 3.3V, AGND, VREFN = 0V, DGND = 0V, (T{A}=+25^{circ} C), (fs =48 kHz), (MCLK = 256fs)），WM8768展現(xiàn)出良好的電氣性能。例如，輸入低電平(V{IL})最大為0.3 x DVDD，輸入高電平(V_{IH})最小為0.7 x DVDD等。

五、時鐘與接口時序

（一）主時鐘時序

主時鐘MCLK有特定的時序要求，如MCLK系統(tǒng)時鐘脈沖高電平寬度(t{MCLKH})最小為11ns，低電平寬度(t{MCLKL})最小為11ns等。當(dāng)MCLK周期超過最大指定值時，設(shè)備將進入節(jié)能模式，DAC斷電，內(nèi)部數(shù)字音頻濾波器復(fù)位。

（二）數(shù)字音頻接口時序

1. 主模式：在主模式下，LRCLK和BCLK為輸出信號，DIN1/2/3/4在BCLK上升沿采樣。同時，各信號有相應(yīng)的傳播延遲、建立時間和保持時間要求。
2. 從模式：從模式下，LRCLK和BCLK為輸入信號，同樣有嚴格的時序要求，如BCLK周期時間(t_{BCY})最小為50ns等。

（三）MPU接口時序

MPU接口采用3線SPI兼容控制接口，各信號的上升沿、脈沖周期、寬度以及建立和保持時間都有明確規(guī)定，以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸和設(shè)備的正常控制。

六、內(nèi)部電路與工作模式

（一）內(nèi)部上電復(fù)位電路

WM8768包含內(nèi)部上電復(fù)位電路，用于在上電后將數(shù)字邏輯復(fù)位到默認狀態(tài)。當(dāng)DVDD低于最低閾值時，PORB信號被拉低，芯片處于復(fù)位狀態(tài)；當(dāng)DVDD上升到一定值時，PORB信號釋放，所有寄存器處于默認狀態(tài)。

（二）硬件控制模式

當(dāng)MODE引腳置高時，可進入硬件控制模式，包括靜音和自動靜音操作、輸入格式選擇、去加重控制等功能。例如，MUTE引腳可直接控制靜音，同時可啟用自動靜音功能；ML/I2S和MC/IWL用于選擇輸入數(shù)據(jù)格式和字長；MD/DM用于選擇去加重濾波。

（三）數(shù)字音頻接口模式

1. 主從模式：音頻接口可工作在主模式或從模式，通過MS控制位選擇。默認是從模式，在從模式下LRCLK和BCLK為輸入信號；主模式下LRCLK和BCLK為輸出信號。
2. 音頻接口格式：支持左對齊、右對齊、(I^{2}S)、DSP模式A和DSP模式B等5種流行的接口格式，各格式對數(shù)據(jù)傳輸和時鐘信號有不同的要求。

（四）電源管理模式

WM8768具有電源管理功能，可通過設(shè)置相應(yīng)的控制位對特定部分進行斷電操作。例如，四個立體聲DAC各有獨立的斷電控制位，設(shè)置PDWN可關(guān)閉所有DAC，同時保留控制寄存器的設(shè)置。

七、軟件控制與寄存器配置

（一）軟件控制接口操作

在軟件模式下，WM8768通過3線串行接口進行控制，MD/DM用于傳輸程序數(shù)據(jù)，MC/IWL用于時鐘信號，ML/I2S用于鎖存數(shù)據(jù)。

（二）控制接口寄存器

控制接口寄存器用于配置設(shè)備的各種功能，如衰減控制模式、DAC輸出控制、數(shù)字音頻接口控制等。通過設(shè)置不同的寄存器位，可以實現(xiàn)音量控制、通道選擇、音頻格式選擇等功能。

八、應(yīng)用信息

（一）推薦外部組件

為了保證WM8768的性能，推薦使用特定的外部組件，如去耦電容、濾波電阻等。這些組件的選擇和布局對設(shè)備的性能有重要影響。

（二）推薦模擬低通后置DAC濾波器

對于高保真應(yīng)用，建議在每個DAC通道的輸出端應(yīng)用低通濾波器，通常二階濾波器即可滿足要求，可有效衰減高頻分量，并提供必要的增益。

九、總結(jié)

WM8768是一款功能強大、性能出色的8通道DAC，適用于多種音頻處理應(yīng)用。在設(shè)計過程中，工程師需要充分了解其引腳配置、電氣特性、時鐘與接口時序、工作模式以及軟件控制等方面的知識，合理選擇外部組件和濾波器，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運行和良好性能。同時，在使用過程中要嚴格遵守設(shè)備的絕對最大額定值和推薦工作條件，避免對設(shè)備造成損壞。大家在實際應(yīng)用中遇到過哪些關(guān)于DAC的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。