ASAHI KASEI AK4393 DAC芯片：高性能音頻的絕佳選擇

在當(dāng)今的音頻領(lǐng)域，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）扮演著至關(guān)重要的角色，它直接影響著音頻信號(hào)的質(zhì)量和表現(xiàn)力。ASAHI KASEI的AK4393就是一款高性能的立體聲DAC芯片，專為96kHz采樣模式的DAT、DVD等設(shè)備設(shè)計(jì)，下面我們就來(lái)詳細(xì)了解一下這款芯片。

文件下載：AK4393VF.pdf

一、芯片概述

AK4393是一款適用于96kHz采樣模式的高性能立體聲DAC，內(nèi)置24位數(shù)字濾波器。它采用了先進(jìn)的多位系統(tǒng)用于?Σ調(diào)制器，在保持與傳統(tǒng)單比特方式相近的優(yōu)異失真特性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了更寬的動(dòng)態(tài)范圍。其模擬輸出通過(guò)對(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)具有高耐受性的開關(guān)電容濾波器（SCF）在模擬域進(jìn)行濾波，并且采用全差分輸出，非常適合高端音頻應(yīng)用。該芯片支持模擬5V和數(shù)字3.3V的工作電壓，便于與3.3V邏輯IC進(jìn)行接口。

二、芯片特性

1. 采樣與濾波特性

• 過(guò)采樣與采樣率：具備128倍過(guò)采樣功能，采樣率最高可達(dá)108kHz。
• 數(shù)字濾波器：24位8倍數(shù)字濾波器，紋波為±0.005dB，衰減達(dá)75dB，能有效提升音頻信號(hào)的質(zhì)量。

  2. 抗干擾與輸出特性

• 抗時(shí)鐘抖動(dòng)：對(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)具有高耐受性，確保音頻信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。
• 低失真輸出：采用低失真差分輸出，減少信號(hào)失真，提升音頻純凈度。

  3. 其他特性

• 數(shù)字去加重：支持32、44.1、48和96kHz采樣率的數(shù)字去加重功能。
• 軟靜音：軟靜音功能可在不停止信號(hào)傳輸?shù)那闆r下平滑切換信號(hào)源。
• 低失真與高信噪比：總諧波失真加噪聲（THD+N）低至 -100dB，動(dòng)態(tài)范圍（DR）和信噪比（S/N）高達(dá)120dB。
• 接口格式：支持MSB對(duì)齊、16/20/24位LSB對(duì)齊和I2S接口格式。
• 主時(shí)鐘：主時(shí)鐘支持多種頻率，正常速度模式下為256fs、384fs、512fs或768fs，雙速模式下為128fs、192fs、256fs或384fs。
• 電源：電源范圍為4.75 - 5.25V（模擬）和3 - 5.25V（數(shù)字）。
• 封裝：采用28引腳VSOP小封裝。

三、引腳與功能

AK4393共有28個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，DVSS為數(shù)字接地引腳，DVDD為數(shù)字電源引腳，MCLK為主時(shí)鐘輸入引腳等。在使用時(shí)，除了內(nèi)部上拉/下拉引腳外，所有輸入引腳都不應(yīng)懸空，以確保芯片的正常工作。

四、電氣特性

1. 絕對(duì)最大額定值

包括電源電壓、輸入電流、輸入電壓、環(huán)境工作溫度和存儲(chǔ)溫度等參數(shù)的極限值。在實(shí)際使用中，應(yīng)避免芯片工作在或超過(guò)這些極限值，以免造成永久性損壞。

2. 推薦工作條件

規(guī)定了芯片正常工作時(shí)的電源電壓、電壓參考等參數(shù)的范圍。例如，模擬電源電壓推薦為4.75 - 5.25V，數(shù)字電源電壓推薦為3.0 - 5.25V。

3. 模擬特性

在特定條件下（如Ta = 25°C，AVDD = 5V，DVDD = 3.3V等），芯片的分辨率為24位，具有良好的動(dòng)態(tài)特性，如THD+N、動(dòng)態(tài)范圍、信噪比等指標(biāo)表現(xiàn)出色。同時(shí)，芯片的直流精度也較高，包括通道間增益失配、增益漂移等參數(shù)都在合理范圍內(nèi)。

4. 濾波器特性

不同采樣率下，芯片的數(shù)字濾波器具有不同的通帶和阻帶特性，通帶紋波為±0.005dB，阻帶衰減達(dá)75dB，能有效過(guò)濾不需要的信號(hào)。

5. 開關(guān)特性

規(guī)定了主時(shí)鐘、LRCK、BICK等時(shí)鐘信號(hào)的頻率、脈沖寬度等參數(shù)，以及串行接口和控制接口的時(shí)序要求。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要嚴(yán)格按照這些時(shí)序要求進(jìn)行布線和信號(hào)傳輸，以確保芯片的正常工作。

五、操作概述

1. 系統(tǒng)時(shí)鐘

AK4393的正常工作需要外部時(shí)鐘MCLK、LRCK和BICK。主時(shí)鐘MCLK應(yīng)與LRCK同步，但相位關(guān)系在雙速模式下有一定限制。MCLK用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字插值濾波器和?Σ調(diào)制器，采樣速度由DFS設(shè)置，采樣率（LRCK）、CKS0/1/2和DFS共同決定MCLK的頻率。

2. 音頻串行接口格式

支持五種數(shù)據(jù)格式，通過(guò)DIF0 - 2進(jìn)行選擇。所有格式的串行數(shù)據(jù)均為MSB優(yōu)先的2's補(bǔ)碼格式，并在BICK的上升沿鎖存。

3. 去加重濾波器

數(shù)字去加重濾波器可用于32、44.1、48或96kHz采樣率，通過(guò)DEM0、DEM1和DFS輸入引腳進(jìn)行啟用或禁用。

4. 軟靜音操作

軟靜音操作在數(shù)字域進(jìn)行，當(dāng)SMUTE變?yōu)椤癏”時(shí)，輸出信號(hào)在1024個(gè)LRCK周期內(nèi)衰減至 -∞；當(dāng)SMUTE返回“L”時(shí)，靜音取消，輸出衰減在1024個(gè)LRCK周期內(nèi)逐漸恢復(fù)到0dB。

5. 系統(tǒng)復(fù)位與電源管理

芯片在上電時(shí)應(yīng)通過(guò)將PDN置為“L”進(jìn)行一次復(fù)位。當(dāng)PDN置為“L”時(shí)，芯片進(jìn)入掉電模式，模擬輸出呈高阻態(tài)。在掉電和上電過(guò)程中，需要注意避免產(chǎn)生點(diǎn)擊噪聲。

六、模式控制接口

AK4393的功能可以通過(guò)引腳（并行控制模式）或寄存器（串行控制模式）進(jìn)行控制。在串行控制模式下，通過(guò)CSN、CCLK和CDTI三個(gè)引腳寫入內(nèi)部寄存器，數(shù)據(jù)由芯片地址、讀寫位、寄存器地址和控制數(shù)據(jù)組成。在操作寄存器時(shí)，需要遵循一定的寫入順序，以避免產(chǎn)生噪聲。

七、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 接地與電源去耦

為了減少數(shù)字噪聲的耦合，應(yīng)分別在AVDD和DVDD引腳連接去耦電容。AVSS、BVSS和DVSS必須連接到同一模擬接地平面，系統(tǒng)模擬地和數(shù)字地應(yīng)在電源引入印刷電路板的附近連接。

2. 電壓參考

VREFH和VREFL之間的差分電壓設(shè)置了模擬輸出范圍，VREFH通常連接到AVDD，VREFL通常連接到AVSS，并通過(guò)0.1μF陶瓷電容連接。VCOM是芯片的信號(hào)地，通過(guò)10μF電解電容和0.1μF陶瓷電容并聯(lián)可以消除高頻噪聲的影響。

3. 模擬輸出

模擬輸出為全差分輸出，以VCOM為中心，典型值為2.4Vpp（@VREF = 5V）。差分輸出在外部進(jìn)行求和，輸出范圍為4.8Vpp（@VREF = 5V）。內(nèi)部開關(guān)電容濾波器可衰減音頻通帶以外的噪聲。

八、封裝與標(biāo)識(shí)

AK4393采用28引腳VSOP封裝，封裝材料為環(huán)氧樹脂，引腳框架材料為銅，表面進(jìn)行了鍍錫處理。芯片上的標(biāo)識(shí)包含了批次號(hào)和組裝日期等信息。

九、注意事項(xiàng)

在使用AK4393時(shí)，需要注意產(chǎn)品規(guī)格可能會(huì)發(fā)生變化，使用前應(yīng)咨詢供應(yīng)商了解最新情況。同時(shí)，芯片不適合用于安全、生命支持等關(guān)鍵設(shè)備，除非得到供應(yīng)商的明確書面同意。

總的來(lái)說(shuō)，ASAHI KASEI的AK4393是一款性能卓越的DAC芯片，在音頻領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計(jì)音頻系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)芯片的特性和要求進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的音頻輸出。你在使用這款芯片的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。