WM8976带扬声器驱动程序的低功耗编解码器

　　特征
　　立体声编解码器：
　　DAC SNR 98dB，THD-84dB（‘A’加权@48kHz）
　　ADC信噪比90dB，总谐波失真-80dB（‘A’加权@48kHz）
　　带“无盖”选项的片上耳机驱动程序
　　-40mW输出功率输入16Ω/3.3V SPKVDD
　　8ΩBTL扬声器/5V SPKVDD的0.9W输出功率
　　-能够驱动压电扬声器
　　-立体声扬声器驱动器配置
　　麦克风前置放大器：
　　差分或单端话筒接口
　　-可编程前置放大器增益
　　-具有共模抑制的Psuedo差分输入
　　-ADC通道中的可编程ALC/噪声门
　　为驻极体话筒提供低噪声偏置
　　其他特点：
　　增强的三维功能可改善立体声分离效果
　　数字回放限制器
　　5波段均衡器（录音或回放）
　　可编程ADC高通滤波器（风噪声降低）
　　可编程ADC陷波滤波器
　　立体声模拟输入信号或“哔”声的辅助输入
　　支持12、13、19.2兆赫和其他时钟的片上锁相环
　　低功率、低电压
　　-2.5V至3.6V（数字核心：1.8V至3.6V）
　　-功耗《30mW，全部开启，2.5V电源
　　5x5mm 32针QFN封装
　　应用
　　立体声摄像机或数码相机
　　
　　建议的上/下电顺序为了最小化输出弹出和点击噪声，建议使用WM8976设备使用以下顺序之一上下电：
　　不使用输出1.5x升压级时通电：
　　1。打开外部电源。等待电源电压稳定。
　　2。设置BIASEN=1，BUFIOEN=1以及电源管理中的VMIDSEL［1:0］位
　　1个寄存器。R1=0x00D.*参考注释1和2。
　　3。等待VMID供应结算。*参见注2。
　　4。设置VROI=1。R49=0x003。
　　5。设置L/Route1en=1。R1=0x180。
　　6。设置L/RMIXEN和dachen=1。R3=0x00F。
　　7。根据需要启用其他混合器。
　　8。根据需要启用其他输出。使用输出1.5x升压级时通电：
　　1。打开外部电源。等待电源电压稳定。
　　2。设置BIASEN=1，BUFIOEN=1，BUFDCOPEN=1以及电源管理1寄存器。R1=0x10D.*参考注释1和2。
　　3。等待VMID供应结算。*参见注2。
　　4。设置VROI=1和SPKBOOST=1。R49=0x007。
　　5。设置L/ROUT2EN=1，L/RMIXEN=1和dachen=1。R3=0x06F.*注3。
　　6。根据需要启用其他混合器。
　　7。根据需要启用其他输出。断电（所有情况下）：
　　1。通过设置R1［8:0］=0x00禁用电源管理寄存器1。
　　2。禁用所有其他输出阶段。
　　3。卸下外部电源。
　　笔记：
　　1。此步骤启用内部设备偏移缓冲区和未分配的VMID缓冲区输入/输出。这将为所有输入和输出提供启动参考电压。这个遗嘱使输入和输出向VMID倾斜（不使用输出1.5x boost）或1.5x（AVDD/2）（使用输出1.5x boost）以可控制和可预测的方式（见注2）。
　　2。根据启动时间选择VMIDSEL位的值（VMIDSEL=10表示最慢启动，VMIDSEL=11表示最快的启动）。启动时间由VMIDSEL的值定义位（参考阻抗）和VMID上的外部去耦电容。
　　三。在x1.5增压模式下运行时，将DACEN设置为关闭将导致VMID电压降至AVDD/2中轨电平并导致输出弹出。为了避免这种情况，从混频器输入中取消选择DAC在禁用DAC之前。
　　除上电顺序外，建议使用过零功能更改PGA中的音量以避免听到任何砰的一声或咔嗒声。
　　ADC上下电顺序（不按比例）
　　
　　笔记：
　　1。模拟输入引脚充电时间tmidrail_on由VMID引脚充电时间决定。这个时间取决于VMID去耦电容和VMID引脚输入电阻的值以及AVDD电源上升时间。
　　2。模拟输入引脚放电时间tmidrail_off由VMID引脚放电时间决定。此时间取决于VMID去耦电容器和VMID引脚输入的值电阻和AVDD电源衰减时间。时间tmidrail_off是用1μF测量的电容器和将根据输入耦合电容器的值而变化。
　　3。时间tmidrail_on和tmidrail_off是使用1μF电容器测量的，并将根据具体情况而变化输入耦合电容值。测量值分别为10%和90%充电时间曲线上的点。
　　4。启用ADC时，由于系统原因，ADCDAT引脚上会有LSB数据位活动噪声，但不会有明显的数字输出。
　　5。必须将VMIDSEL和BIASEN位设置为启用模拟输入中轨电压和ADC正常工作。
　　6。ADCDAT上电后的数据输出延迟-电源从0V开始-已确定主要由VMID充电时间决定。可设置ADC初始化和电源管理位在发布POR后，VMID的充电时间将显著延长，并将指示当设备稳定用于模拟输入时。
　　7。从设备待机（已应用电源）通电时的ADCDAT数据输出延迟为由ADC初始化时间确定，2/fs。
　　DAC上下电顺序（不按比例）
　　
　　笔记：
　　1。线路输出充电时间tline_midrail_on主要由VMID管脚充电时间决定。这个时间取决于VMID去耦电容和VMID引脚输入电阻的值以及AVDD电源上升时间。使用1μF电容器和在充电时间曲线上分别取10%和90%。
　　2。在DAC初始化期间，不建议允许DACDAT数据输入。如果DAC数据初始化时值不为零，则可能会在模拟设备上产生爆震噪声输出。如果在非零值和非静音时删除DACDAT，也同样如此功能已预先应用于信号。
　　3。线路输出放电时间tline_midrail_off取决于线路输出耦合的值电容器和漏电电阻的接地路径。上面的值是用在放电时间曲线的10%和90%点处取1μF电容器。
　　4。耳机充电时间thp_midrail_on主要由耳机输出决定耦合电容充电时间。这一次取决于耳机的价值耦合电容器。使用100μF电容器测量上述值，并取充电时间曲线上的10%和90%点。
　　5个。耳机放电时间thp_midrail_off取决于耳机的值耦合电容和漏电电阻的接地路径。上面的值是使用100μF电容器测量，并在放电的10%和90%点处进行测量时间曲线。
　　6。必须将VMIDSEL和BIASEN位设置为启用模拟输出中轨电压和DAC正常运行。
　　设备描述
　　导言
　　WM8976是一款低功耗音频编解码器，结合了高品质的立体声音频DAC和单声道ADC，具有灵活的线路和麦克风输入输出处理。此设备的应用程序包括数码摄像机，以及带有单声道录制和单声道或立体声播放的数码相机能力。
　　特征
　　该芯片在使用上具有很大的灵活性，因此可以支持多种不同的操作模式，如
　　跟随：
　　麦克风输入
　　提供麦克风前置放大器，允许麦克风伪差分连接，使用内部电阻的用户定义增益。提供共模输入引脚允许用于抑制麦克风输入端的共模噪声（电平取决于增益设置选择）。麦克风偏置是从芯片输出的，可以用来偏置麦克风。这个信号路由可以配置为允许手动调整麦克风电平，或者确实允许ALC控制传输的麦克风信号电平的环路。可选择通过麦克风路径的总增益高达+55.25dB。
　　PGA和ALC操作
　　在ADC的输入路径中提供可编程增益放大器。这可以手动使用或与混合模拟/数字自动电平控制（ALC）结合使用，以保持记录体积常数。
　　线路输入（AUXL、AUXR）输入AUXL和AUXR可以用作立体声线路输入或用作警告音输入（或‘哔声’）等。AUXL输入可以与麦克风一起汇总到记录路径中前置放大器输出。
　　模数转换器ADC使用多位高阶过采样架构，以提供最佳性能低功耗。
　　高保真DAC
　　立体声高保真DAC提供适用于所有便携式音频高保真类型的高质量音频播放应用程序，包括MP3播放器和所有类型的便携式光盘播放器。
　　输出混频器
　　在装置的输出端提供灵活的混合。为立体声提供了立体声混音器耳机或线路输出、LOUT1/ROUT1和OUT3/OUT4输出上的附加summers允许在这些管脚上输出可选的差分或立体声线路。增益调整PGA为提供给LOUT1/ROUT1和LOUT2/ROUT2输出，信号切换提供给考虑所有可能的信号组合。输出缓冲区可以通过几种方式配置，允许最多支持三组外部传感器：即立体声耳机、BTL扬声器和BTL耳机可以同时连接。热影响应在尝试同时对所有输出进行全功率操作。
　　或者，如果不需要扬声器输出，可以使用LOUT2和ROUT2管脚作为立体声耳机驱动程序（禁用ROUT2上的输出反转缓冲区）。在这种情况下耳机可以驱动，或者LOUT2和ROUT2引脚用作线路输出驱动器。
　　OUT3和OUT4可以配置为从
　　DAC、混频器或输入麦克风升压级。或者OUT4可以配置为左右DAC或混频器的单声道混音，或只是芯片中轨参考的缓冲版本电压。OUT3也可以配置为缓冲VMID输出。该电压可用作一种耳机“假接地”，允许移除通常用于输出路径。音频接口
　　WM8976具有标准音频接口，支持将单声道或立体声数据传输到从芯片上。此接口是一个3线标准音频接口，支持多个音频数据格式，包括I2S、DSP/PCM模式（LRC sync+2数据的突发模式传输压缩字）、MSB First、left-justified和MSB First、right-justified，并可以操作在主模式或从模式下。
　　控制接口
　　为了允许对其所有功能进行全软件控制，WM8976提供了2线或3线MPU的选择控制接口。它完全兼容，是广泛行业标准的理想合作伙伴微处理器、控制器和数字信号处理器。模式之间的选择是通过模式管脚。在2线模式下，设备的地址是固定的同于0011010。
　　时钟方案
　　WM8976提供正常的音频DAC时钟方案操作，其中256fs MCLK提供给DAC和ADC。
　　包括一个PLL，如果没有，它可以用来产生这些时钟可从系统控制器获取。该锁相环使用一个输入时钟，通常是12MHz USB或ilink时钟，产生高质量的音频时钟。如果产生这些时钟不需要这个锁相环，它可以重新配置以生成备用时钟，然后可以在GPIO引脚上输出在系统的其他地方使用。
　　功率控制WM8976的设计在不降低功耗的前提下表演。它在非常低的电压下工作，包括关闭任何未使用的部件的能力在软件控制下的电路，包括待机和关机模式。
　　操作场景WM8976在设计上的灵活性允许多种操作场景，其中一些建议如下：
　　摄像机；提供麦克风前置放大器，支持内部和外部麦克风。扬声器、耳机和线路输出连接的所有驱动程序均已集成。这个ADC之后可选择的“应用滤波器”提供“风噪声”降低等功能，或机械降噪滤波器。
　　数码相机录制；支持数码录制类似于摄像机外壳。但是另外，如果DSC支持MP3播放，并且可能支持录音，则ADC能够支持完整的48ks/s高质量录制，提高了设备的灵活性。模拟调频调谐器支持模拟立体声调频调谐器可以连接到WM8976的AUX输入端，并且立体声信号如果需要，可以通过耳机收听。
　　输入信号路径WM8976有许多灵活的模拟输入。输入PGA阶段之后是驱动进ADC的升压/混合级。输入路径有三个输入管脚，可以以多种方式配置以适应单端、差分或双差分麦克风。有两个辅助输入引脚，AUXL输入可以输入到输入端增压/混合阶段以及进入输出路径。存在来自增压/混合阶段进入左输出混合器。
　　麦克风输入WM8976可容纳多种话筒配置，包括单端和差分输入。差分输入PGA的输入是LIN、LIP和L2。在单端麦克风输入配置中，麦克风信号应输入到LIN或RIN以及内部NOR门，其被配置为将输入PGA的非反转输入钳制为VMID。
　　
　　麦克风输入PGA电路
　　辅助输入
　　有两个辅助输入，AUXL和AUXR，可用于多种用途，例如作为立体声线路输入或作为“嘟嘟”输入信号与输出混合。AUXL输入可以用作输入升压级的线输入，该级具有-12dB至+6dB，3dB步进（加上关）。有关更多详细信息，请参阅输入增强部分。AUXL/R输入也可以混合到输出通道混频器中，增益为-15dB到+6dB加分。
　　此外，AUXR输入可以与增益相加为右扬声器输出路径（ROUT2调整-15至+6dB。这使得只有在没有影响耳机或线路输出信号。
　　输入增强
　　立体声输入PGA级后接输入升压电路。输入升压电路有3个可选输入：输入麦克风PGA输出、辅助放大器输出和L2输入引脚（可以用作线路输入，绕过输入PGA）。这三个输入可以混合在一起如图12所示，进行单独的增益提升/调整。
　　
　　输入升压级
　　
　　自动高度控制操作
　　ALC/限制器功能通过设置寄存器位ALCSEL启用。如果启用，则记录音量可在-6dB和-28.5dB（相对于ADC满刻度）之间编程，使用ALCLVL寄存器位。通过设置ALCMAX可以设置PGA增益的上限通过设置ALCMIN控制位，可以施加控制位和PGA增益的下限。
　　ALCHLD、ALCDCY和ALCATK分别控制保持、衰减和攻击时间：保持时间是检测到的低于目标的峰值电平和PGA增益之间的时间延迟开始加速。它可以编程为2（2n）次方）步进，例如2.67ms，5.33ms，10.67ms等，最多43.7s。或者，保持时间也可以设置为零。等待时间不是在限制器模式下激活（ALCMODE=1）。保持时间仅适用于增益上升，没有延迟
　　当信号电平高于目标值时，在增益下降之前。
　　衰减（增益上升）时间是PGA增益上升所需的时间，并作为每增益阶跃时间，每6dB变化时间，以及上升超过90%范围的时间。衰变时间可编程为2（2n）的幂）步进，从3.3ms/6dB、6.6ms/6dB、13.1ms/6dB等。至3.36s/6dB。
　　攻击（增益缓降）时间是PGA增益缓降所需的时间，并给出作为每一增益阶跃的时间，每6dB变化的时间和下降超过其范围90%的时间。这个攻击时间可编程为2（2n）次方）步进，从832us/6dB，1.66ms/6dB，3.328us/6dB等，至852ms/6dB。
　　注意，在峰值限制器模式下，增益控制电路的运行速度大约加快4倍，以减少快高峰。峰值限制器模式的攻击和衰减时间如下所示。
　　表19中给出的保持时间、衰减时间和攻击时间在整个采样率中是恒定的，只要SR位设置正确。E、 g.当以48kHz的频率采样时，表19中规定的采样率仅为如果SR位设置为000（48kHz），则为正确。如果实际采样率仅为44.1kHz，则保持，衰减和攻击时间将减少44.1/48。
　　DAC数字限制器操作
　　
　　限制器有一个接近0dB的可编程上限。参考图18，in正常运行（limboust=000=》仅限限）低于此阈值的信号不受限制器。高于阈值上限的信号以特定的攻击率衰减（由直到信号低于阈值。限制器的阈值也较低低于上限1dB。当信号低于下限阈值时，信号为以特定的衰减率放大（由LIMDCY寄存器位控制），直到达到0dB的增益。两个阈值级别都由LIMLVL寄存器位控制。阈值上限高于0.5dB由LIMLVL编程的值和较低的阈值比LIMLVL值低0.5dB。
　　音量增大限制器具有可编程的上增益，可将信号提升至低于阈值，以压缩信号的动态范围并增加其感知响度。这是一个ALC函数提升能力有限。音量以1dB为单位从0dB增加到+12dB，由LIMBOOST寄存器位。
　　输出限制器音量提升也可以用作独立的数字增益提升，当限制器已禁用。
　　
　　左/右输出通道混频器扬声器输出（LOUT2和ROUT2）输出LOUT2和ROUT2设计用于驱动8ΩBTL扬声器，但可以选择驱动两个16Ω/32Ω耳机负载或一个线路输出（参见耳机输出和线路输出部分，分别）。每个输出都有一个单独的音量控制PGA、一个输出增强/电平移位位、一个静音和启用，如图22所示。LOUT2和ROUT2输出左右声道混频器分别输出。
　　ROUT2信号路径还具有可选的反转。用于此反转的放大器可用于将AUXR信号与-15dB-》+6dB的可调增益范围混合。这允许发出“哔”声信号仅适用于扬声器输出，不影响HP或线路输出。
　　
　　扬声器输出LOUT2和ROUT2
　　
　　OUT3/OUT4混频器和输出级
　　OUT3/OUT4管脚可以提供额外的立体声线输出、单声道输出或伪输出耳机的接地连接。有一个专用的模拟混频器用于OUT3，OUT3和OUT4输出级由SPKVDD和SPKGND供电。个人可控输出还包括一个可选的1.5x升压和水平衬衫阶段。
　　OUT3和OUT4混合器
　　OUT3可以提供缓冲的中轨耳机伪接地或左线输出。OUT4可以提供缓冲的中轨耳机伪接地、右线输出或单声道混音输出。
　　输出开关（插孔检测）
　　当设备配置有2线接口时，CSB/GPIO1引脚可以用作开关控制输入以自动禁用一组输出并启用另一组输出。L2/GPIO2引脚可以也可用于此目的。例如，当耳机插入插座时可能需要禁用扬声器（例如，当其中一个GPIO引脚连接到耳机插座中的机械开关，用于检测插件）。在这种模式下，GPIO引脚有一个内部去跳电路，以防止输出启用由于输入故障而多次切换。这个反跳电路是由周期为221 x MCLK的慢时钟。注意，使用千斤顶检测功能时，必须启用慢车道。注意GPIOPOL位与jack检测无关，它是在pin处检测到的信号
　　使用的。
　　用户可完全配置输出的开/关。每个输出，输出1，输出2，OUT3和OUT4有2个与之关联的启用。出1，出2，出3OUT4_EN_0是当所选插孔检测引脚位于逻辑0时使用的输出启用信号（去弹跳后）。OUT1_EN_1、OUT2_EN_1、OUT3_EN_1和OUT4_EN_1是输出启用如果所选插孔检测引脚位于逻辑1（去跳后）时使用的信号。与输出enables类似，可以从OUT3中导出的VMID可以配置为on/off取决于使用VMID_EN_0和VMID_EN_1位的插孔检测输入极性。千斤顶检测启用以下工作：所有输出信号都有一个和功能，用它们的正常启用信号执行。
　　因此，对于打开的正常输出启用（1），如果选择的插孔检测启用（由所选插孔检测引脚极性）为0，应关闭输出。如果正常启用信号为已经关闭（0），千斤顶检测信号应不受和功能的影响。
　　在插孔检测过程中，如果用户希望输出不改变插孔是否在，JD_EN设置（即OUT1_EN0和OUT1_EN1）都应设置为1。
　　当启用千斤顶检测时，VMID_EN信号对正常功能没有影响，它应该设置为0将同时启用。
　　如果未启用插孔检测，则输出默认启用所有1，允许输出通过表37中的正常输出使能控制为正常，类似于VMID_EN信号默认为0，允许通过正常启用位控制VMID驱动程序。
　　重新设置芯片
　　WM8976可以通过向软件重置寄存器（地址）写入任何值来重置0十六进制）。这将导致所有寄存器值重置为其默认值。除此之外还有是一个上电复位（POR）电路，确保在设备已通电。
　　电源
　　WM8976最多可使用四个独立的电源：AVDD和AGND：模拟电源，为除扬声器输出和单声道输出驱动器。AVDD的电压范围从2.5V到3.6V，对总功耗（耳机功耗除外）。稍大的AVDD提高音频质量。
　　spkvd和SPKGND：耳机和扬声器供电，为扬声器和单声道输出供电司机。spkvd的范围从2.5V到5V。spkvd可以绑定到AVDD，但它需要单独的布置和去耦电容器以抑制谐波失真。用更大的spkvd，声音更大耳机和扬声器输出可以实现较低的失真。如果spkvd低于AVDD，输出信号可能被截断。
　　DCVDD：数字核心电源，为除音频和控制接口外的所有数字功能供电。
　　DCVDD可以从1.8V到3.6V，对音频质量没有影响。DCVDD的返回路径是DGND，它与DBVDD共享。
　　DBVDD的范围从1.8V到3.6V。DBVDD返回路径是通过DGND。
　　可以对所有四个电源使用相同的电源电压。然而，数字和模拟电源应在印刷电路板上单独布线和分离，以防止数字开关噪声模拟信号路径。
　　建议的上/下电顺序为了将输出“砰”声和“咔嗒”声降至最低，建议在一个受控的序列。
　　除此之外，建议在更改PGA中的体积。
　　应用程序信息推荐的外部组件
　　
　　外部组件图