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WM8978中文资料

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WM8978音频芯片中文资料,希望对大家有用!

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目录 描述 ........................................................................ 3 产品特征 .................................................................... 3 立体声多媒体数字信号编译码器:...................................... 3 麦克风前置放大:.................................................... 3 其他特征:.......................................................... 3 应用 ........................................................................ 4 引脚结构 .................................................................... 8 引脚描述 .................................................................... 8 绝对最大额定值 .............................................................. 9 推荐的工作条件 ............................................................. 10 信号的时序要求 ............................................................. 10 系统时钟时序....................................................... 10 音频接口时序——主模式............................................. 11 音频接口时序——从属模式........................................... 11 控制接口时序——3 线模式 ...........................................12 控制接口时序——2 线模式 ...........................................13 芯片描述 ................................................................... 14 绪论............................................................... 14 特征............................................................... 14 麦克风输入......................................................... 15 PGA 和 ALC 操作 .....................................................15 线输入(AUXL、AUXR)............................................... 15 ADC................................................................ 15 HI-FI DAC..........................................................15 输出混合器......................................................... 15 音频接口........................................................... 15 控制接口........................................................... 16 时钟配置........................................................... 16 电源控制........................................................... 16 信号输入路线....................................................... 16 麦克风输入......................................................... 16 输入 PGA 音量控制...................................................18 辅助输入........................................................... 19 输入 BOOST .........................................................19 麦克风偏置电路..................................................... 21 模数转换(ADC).................................................... 22 ADC 数字滤波 .......................................................22 可选的高通滤波器................................................... 23 可调陷波滤波器..................................................... 23 数字 ADC 音量控制...................................................24 1 输入限幅器/电平自动控制(ALC)..................................... 25 ALC 芯片保护 .......................................................29 噪声门............................................................. 29 输出信号线路....................................................... 30 数字重放(DAC)线路................................................ 30 数字 Hi-Fi DAC 音量(增益)控制.....................................31 DAC 5 路均衡器 .....................................................32 DAC 3D 放大 ........................................................32 音量推动........................................................... 32 5 路图表均衡器 .....................................................34 3D 立体声放大 ......................................................36 模拟输出........................................................... 36 左和右通道混合器................................................... 36 耳机输出(LOUT1 和 ROUT1)..........................................39 扬声器输出(LOUT2 和 ROUT2)........................................41 零交叉间歇时间..................................................... 44 OUT3/OUT4 混合和输出 ...............................................44 输出使能........................................................... 48 过热保护........................................................... 48 未使用的模拟输入/输出.............................................. 48 数字音频接口....................................................... 51 主属和从属操作模式................................................. 51 音频数据模式....................................................... 51 音频接口控制....................................................... 54 环回............................................................... 54 压缩............................................................... 54 音频采样率......................................................... 55 主时钟和锁相环(PLL).............................................. 56 通用的输入/输出.................................................... 57 输出开关选择(插座检测)........................................... 58 控制接口........................................................... 59 控制模式选择和 2 线模式地址.........................................59 3 线串行控制模式 ...................................................59 2 线串行控制模式 ...................................................59 芯片复位........................................................... 60 电源............................................................... 60 推荐的上电/断电顺序................................................ 60 电源管理........................................................... 61 通过减少过采样率节省电能........................................... 61 VMID............................................................... 61 BIASEN............................................................. 61 源电流估算......................................................... 61 推荐应用 ................................................................... 62 封装图 ..................................................................... 63 2 WM8978 带扬声器驱动的立体声多媒体数字信号编译码器 描述 WM8978 是一个低功耗、高质量的立体声多媒体数字信号编译码器。它主要 应用于便携式应用,比如数码照相机、可携式数码摄像机。 它结合了立体声差分麦克风的前置放大与扬声器、耳机和差分、立体声线输 出的驱动,减少了应用时必需的外部组件,比如不需要单独的麦克风或者耳机的 放大器。 高级的片上数字信号处理功能,包含一个 5 路均衡功能,一个用于 ADC 和麦 克风或者线路输入之间的混合信号的电平自动控制功能,一个纯粹的录音或者重 放的数字限幅功能。另外在 ADC 的线路上提供了一个数字滤波的功能,可以更好 的应用滤波,比如“减少风噪声”。 WM8978 可以被应用为一个主机或者一个从机。基于共同的参考时钟频率, 比如 12MHz 和 13MHz,内部的 PLL 可以为编译码器提供所有需要的音频时钟。 WM8978 工作在模拟电源电压 2.5V 到 3.3V,尽管它的数字核心部分为了节省 电能可以把工作电压下降到 1.62V。如果需要增大输出功率,扬声器和 OUT3/4 线输出可以在 5V 电源运行。芯片的个别部分也可以通过软件进行断电控制。 产品特征 立体声多媒体数字信号编译码器: z DAC 的信噪比为 98dB,总谐波失真为-84dB(‘A’加权@48kHz) z ADC 的信噪比为 90dB,总谐波失真为-80dB(‘A’加权@48kHz) z 带“无电容”项的片上耳机驱动 ——在 16Ω/3.3V SPKVDD 的条件下输出功率为 40mW z 在 8Ω BTL 扬声器/3.3V SPKVDD 的条件下输出功率为 0.9W ——能够驱动压电扬声器 ——立体声扬声器驱动 麦克风前置放大: z 立体声差分或者单声道麦克风接口 ——可调的运放增益 ——带共模抑制的伪差分输入 ——ADC 线路上可调的 ALC/噪声门 z 为驻极体麦克风提供低噪音偏置 其他特征: z 增强的 3D 功能用于提高立体声分离 z 数字重放限幅器 z 5 路均衡器(录音或者重放) z 可调的 ADC 高通滤波器(减少风噪声) 3 z 可调的 ADC 陷波滤波器 z AUX 输入用于立体声模拟输入信号或者提供“哔哔声” z 片上 PLL 提供 12、13、19.2MHz 和其他时钟 z 低功耗、低电压 ——2.5V 至 3.6V(数字核心:1.62V 至 3.6V) ——在 2.5V 的电源下总功耗<30mW z 5*5mm 的 32 引脚的 QFN 封装 应用 4 5 注释: 1、 由 R44 第 1 位 LIN2INPPGA 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 2、 由 R44 第 0 位 LIP2INPPGA 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 3、 由 R44 第 2 位 L2_2INPPGA 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 4、 由内部或门控制,或门的两个输入引脚是 LIP2INPPGA 和 L2_2INPPGA,或输出 值为 0 时开关打开,为 1 是开关闭合; 5、 由 R44 第 5 位 RIN2INPPGA 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 6、 由 R44 第 4 位 RIP2INPPGA 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 7、 由 R44 第 6 位 R2_2INPPGA 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 8、 由内部或门控制,或门的两个输入引脚是 RIP2INPPGA 和 R2_2INPPGA,或输出 值为 0 时开关打开,为 1 是开关闭合; 9、 由 R45 第[5:0]位 INPPGAVOLL 控制,具体参照第 18 页; 10、 由 R46 第[5:0]位 INPPGAVOLR 控制,具体参照第 19 页; 11、 由 R47 第[2:0]位 AUXL2BOOSTVOL 控制,具体参照第 21 页; 12、 由 R47 第 8 位 PGABOOSTL 控制,为 0 时增益为 0dB,为 1 时增益为 20dB; 13、 由 R47 第[6:4]位 L2_2BOOSTVOL 控制,具体参照第 21 页; 14、 由 R48 第[2:0]位 AUXR2BOOSTVOL 控制,具体参照第 21 页; 15、 由 R48 第 8 位 PGABOOSTR 控制,为 0 时增益为 0dB,为 1 时增益为 20dB; 16、 由 R48 第[6:4]位 R2_2BOOSTVOL 控制,具体参照第 21 页; 17、 由 R47 第[2:0]位 AUXL2BOOSTVOL 控制,为 000 时开关打开,其余值开关 闭合; 18、 由 R45 第 6 位 INPPGAMUTEL 控制,为 0 时开关闭合,为 1 时开关打开; 19、 由 R47 第[6:4]位 L2_2BOOSTVOL 控制,为 000 时开关打开,其余值开关 闭合; 20、 由 R48 第[2:0]位 AUXR2BOOSTVOL 控制,为 000 时开关打开,其余值开关 闭合; 21、 由 R46 第 6 位 INPPGAMUTER 控制,为 0 时开关闭合,为 1 时开关打开; 22、 由 R48 第[6:4]位 R2_2BOOSTVOL 控制,为 000 时开关打开,其余值开关 闭合; 23、 由 R2 第 0 位控制,为 0 时不使能,为 1 时使能; 24、 由 R2 第 1 位控制,为 0 时不使能,为 1 时使能; 25、 由 R2 第 4 位 BOOSTENL 控制,为 0 时关,为 1 时开; 26、 由 R2 第 5 位 BOOSTENR 控制,为 0 时关,为 1 时开; 27、 由 R1 第 4 位 MICBEN 控制,为 0 时关,为 1 时开; 28、 由 R4 第 8 位 MBVSEL 控制,为 0 时偏置电压为 0.9*AVDD,为 1 时偏置电 压为 0.6*AVDD; 29、 由 R3 第 0 位控制,为 0 时不使能,为 1 时使能; 30、 由 R3 第 1 位控制,为 0 时不使能,为 1 时使能; 31、 由 R49 第 5 位 DACR2LMIX 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 32、 由 R49 第 6 位 DACL2RMIX 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 33、 由 R50 第 0 位 DACL2LMIX 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 34、 由 R50 第 1 位 BYPL2LMIX 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 35、 由 R50 第[4:2]位 BYPLMIXVOL 控制,具体参照第 38 页; 36、 由 R50 第 5 位 AUXL2LMIX 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 6 37、 由 R50 第[8:6]位 AUXLMIXVOL 控制,具体参照第 38 页; 38、 由 R51 第 0 位 DACR2RMIX 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 39、 由 R51 第 1 位 BYPR2RMIX 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 40、 由 R51 第[4:2]位 BYPRMIXVOL 控制,具体参照第 38 页; 41、 由 R51 第 5 位 AUXR2RMIX 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 42、 由 R51 第[8:6]位 AUXRMIXVOL 控制,具体参照第 39 页; 43、 由 R3 第 2 位 LMIXEN 控制,为 0 时不使能,为 1 时使能; 44、 由 R3 第 3 位 RMIXEN 控制,为 0 时不使能,为 1 时使能; 45、 由 R52 第[5:0]位 LOUT1VOL 控制,具体参照第 40 页; 46、 由 R53 第[5:0]位 ROUT1VOL 控制,具体参照第 40 页; 47、 由 R43 第 4 位 INVROUT2 控制,为 0 时 ROUT2 不反转,为 1 时 ROUT2 反转; 48、 由 R43 第[3:1]位 BEEPVOL 控制,具体参照第 43 页; 49、 由 R54 第[5:0]位 LOUT2VOL 控制,具体参照第 43 页; 50、 由 R55 第[5:0]位 ROUT2VOL 控制,具体参照第 44 页; 51、 由 R57 第 4 位 LMIX2OUT4 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 52、 由 R57 第 3 位 LDAC2OUT4 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 53、 由 R57 第 1 位 RMIX2OUT4 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 54、 由 R57 第 0 位 RDAC2OUT4 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 55、 由 R57 第 2 位 BYPR2OUT4 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 56、 由 R57 第 6 位 OUT4MUTE 控制,为 0 时输出正常,为 1 时其他输入无效而 强迫输出 VMID; 57、 由 R56 第 3 位 OUT4_2OUT3 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 58、 由 R56 第 2 位 BYPL2OUT3 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 59、 由 R56 第 1 位 LMIX2OUT3 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 60、 由 R56 第 0 位 LDAC2OUT3 控制,为 0 时开关打开,为 1 时开关闭合; 61、 由 R56 第 6 位 OUT3MUTE 控制,为 0 时输出正常,为 1 时其他输入无效而 强迫输出 VMID; 62、 由 R1 第 7 位 OUT4MIXEN 控制,为 0 时关,为 1 时开; 63、 由 R1 第 6 位 OUT3MIXEN 控制,为 0 时关,为 1 时开; 64、 由 R6 第 8 位 CLKSEL 控制,为 0 时选择 MCLK,为 1 时选择 PLL 输出; 65、 由 R1 第 5 位 PLLEN 控制,为 0 时关,为 1 时开; 66、 由 R1 第[1:0]位 VMIDSEL 控制,为 00 时开关打开,其他值时开关闭合; 67、 由 R3 第 8 位 OUT4EN 控制,为 0 时关,为 1 时开; 68、 由 R3 第 7 位 OUT3EN 控制,为 0 时关,为 1 时开; 69、 由 R1 第[1:0]位 VMIDSEL 控制, 具体参照第 61 页; 70、 由 R1 第[1:0]位 VMIDSEL 控制, 具体参照第 61 页; 7 引脚结构 引脚描述 引脚 1 2 3 引脚名 LIP LIN L2/GPIO2 4 RIP 5 RIN 6 R2/GPIO3 7 LRC 8 BCLK 9 ADCDAT 引脚类型 模拟输入 模拟输入 数字输入 /输出 数字输出 引脚描述 左麦克风前置放大同相输入 左麦克风前置放大反相输入 左通道线输入/次要的麦克风前置放大同相输 入/GPIO 引脚 右麦克风前置放大同相输入 右麦克风前置放大反相输入 右通道线输入/次要的麦克风前置放大同相输 入/GPIO 引脚 DAC 和 ADC 的采样率时钟 数字音频位时钟 ADC 数字音频数据输出 8 10 DACDAT 数字输入 DAC 数字音频数据输入 11 MCLK 主时钟输入 12 DGND 电源 数字地 13 DCVDD 数字核心逻辑电源 14 DBVDD 数字缓冲器电源 15 CSB/GPIO1 数字输入 3 线微处理器片选/通用输入/输出 1 16 SCLK /输出 3 线/2 线微处理器时钟输入 17 SDIN 3 线/2 线微处理器数据输入 18 MODE 数字输入 控制接口选择 19 AUXL 模拟输入 左辅助输入 20 AUXR 右辅助输入 21 OUT4 模拟输出 中轨耳机伪地缓冲或者右线输出或者单声道 混合输出 22 OUT3 中轨耳机伪地缓冲或者左线输出 23 ROUT2 第二右输出或者 BTL 扬声器同相输出驱动 24 SPKGND 电源 扬声器地(供给扬声器放大器和 OUT3/OUT4) 25 LOUT2 模拟输出 第二左输出或者 BTL 扬声器反相输出 26 SPKVDD 电源 扬声器电源(只供给扬声器放大器) 27 VMID 参考 解耦 ADC 和 DAC 的参考电压 28 AGND 电源 模拟地(供给 ADC 和 DAC) 29 ROUT1 模拟输出 耳机右输出 30 LOUT1 耳机左输出 31 AVDD 电源 模拟电源(供给 ADC 和 DAC) 32 MICBIAS 模拟输出 麦克风偏置 注意:当电路板应用时建议 QFN 上地的焊盘连接到模拟地 绝对最大额定值 绝对最大额定值仅仅是极限参数,连续在它的极限或者超过它的极限工作会 对器件一直造成损害。器件功能操作极限和性能保证说明是根据电气特性在特定 条件下测试给出的。 静电敏感器件,这个器件是用 CMOS 制造的,所以它比较容易受到静电的损 坏,接触或者存贮器件时必须做好适当的静电预防。 Wolfson 在外观装配前是根据关于湿度灵敏度的 IPC/JEDEC J-STD-020B 协 议对其封装类型进行测试的,便于确定适当的存贮条件。这些级别是: MSL1=在小于 30°C/85%的相对湿度下无限的最低使用寿命,可以不存贮在防潮 袋中。 MSL2=在小于 30°C/60%的相对湿度下不用袋子存贮一年,应该存贮在防潮袋中。 MSL3=在小于 30°C/60%的相对湿度下不用袋子存贮 168 小时,应该存贮在防潮 袋中。 9 极限条件 DBVDD,DCVDD,AVDD 电源电压 SPKVDD 电源电压 数字输入电压范围 模拟输入电压范围 焊接前的存贮温度 焊接后的存贮温度 最小 最大 -0.3V +3.63V -0.3V +7V DGND-0.3V DVDD+0.3V AGND-0.3V AVDD+0.3V 30°C max/85% RH max -65°C 150°C 注意 1、 模拟地和数字地相差必须在 0.3V 之内。 2、 模拟电源和数字电源相互间完成没有限制。 推荐的工作条件 参数 符号 数字电源范围(核心) DCVDD 数字电源范围(缓冲器) DBVDD 模拟核心电源范围 AVDD 模拟输出电源范围 SPKVDD 电源地 DGND、AGND、SPKGND 最小 1.62 1.8 1.8 2.5 2.5 典型 0 最大 3.6 3.6 3.6 5 单位 V V V V V 信号的时序要求 系统时钟时序 测试条件 DCVDD=1.8V,DBVDD=AVDD=SPKVDD=3.3V,DGND=AGND=SPKGND=0V, +25°C,从属模 式,fs=48kHz,MCLK=256fs,24 位数据,除非另作说明。 参数 MCLK 系统时钟周期 符号 最小 待定 最大 单位 ns MCLK 占空因数 60:40 40:60 10 音频接口时序——主模式 测试条件 DCVDD=1.8V,DBVDD=AVDD=SPKVDD=3.3V,DGND=AGND=SPKGND=0V, +25°C,从属模 式,fs=48kHz,MCLK=256fs,24 位数据,除非另作说明。 参数 符号 最小 FRAME 从 BCLK 下降沿开始的传播延迟时间 最大 10 单位 ns ADCDATA 从 BCLK 下降沿开始的传播延迟时间 10 ns DACDATA 到 BCLK 上升沿的调整时间 10 ns DACDATA 从 BCLK 上升沿的开始保持时间 10 ns 音频接口时序——从属模式 11 测试条件 DCVDD=1.8V,DBVDD=AVDD=SPKVDD=3.3V,DGND=AGND=SPKGND=0V, +25°C,从属模 式,fs=48kHz,MCLK=256fs,24 位数据,除非另作说明。 参数 BCLK 周期 符号 最小 50 最大 单位 ns BCLK 高电平脉冲宽度 20 ns BCLK 低电平脉冲宽度 20 ns FRAME 到 BCLK 上升沿调整时间 10 ns FRAME 从 BCLK 上升沿开始保持时间 10 ns DACDATA 从 BCLK 上升沿开始保持时间 10 ns ADCDATA 从 BCLK 下降沿开始传播延迟时间 10 ns 注意: BCLK 周期应该大于或者等于 MCLK 周期 控制接口时序——3 线模式 12 测试条件 DCVDD=1.8V,DBVDD=AVDD=SPKVDD=3.3V,DGND=AGND=SPKGND=0V, +25°C,从属模 式,fs=48kHz,MCLK=256fs,24 位数据,除非另作说明。 参数 SCLK 上升沿到 CSB 上升沿 符号 最小 80 最大 单位 ns SCLK 周期脉冲时间 200 ns SCLK 低电平脉冲宽度 80 ns SCLK 高电平脉冲宽度 80 ns SDIN 到 SCLK 的调整时间 40 ns SCLK 到 SDIN 的保持时间 40 ns CSB 低电平脉冲宽度 40 ns CSB 高电平脉冲宽度 40 ns CSB 上升沿到 SCLK 上升沿 40 ns 被抑制的尖锐的脉冲宽度 0 5 ns 控制接口时序——2 线模式 13 测试条件 DCVDD=1.8V,DBVDD=AVDD=SPKVDD=3.3V,DGND=AGND=SPKGND=0V, +25°C,从属模 式,fs=48kHz,MCLK=256fs,24 位数据,除非另作说明。 参数 符号 最小 SCLK 时钟频率 0 SCLK 低电平脉冲宽度 1.3 最大 400 单位 kHz us SCLK 高电平脉冲宽度 600 ns 保持时间(开始条件) 600 ns 调整时间(开始条件) 600 ns 数据调整时间 100 ns SDIN、SCLK 上升时间 300 ns SDIN、SCLK 下降时间 300 ns 调整时间(结束条件) 600 ns 数据保持时间 900 ns 被抑制的尖锐的脉冲宽度 0 5 ns 芯片描述 绪论 WM8978 是一个低功耗的音频多媒体数字编译码器,它结合了一个高质量的立体 声音频 DAC 和 ADC,带有灵活的线输入、麦克风输入和输出处理。这个芯片可以 应用到可携式立体声数码摄像机和带单声道或者立体声录音和重放的数码照相 机。 特征 14 这个芯片在应用上有强大的灵活性,所以可以提供很多不同的应用模式,如下: 麦克风输入 提供两对立体声麦克风输入,允许一对立体声麦克风连接成伪差分模式,其中带 有用户通过内部寄存器自定义的增益。规定立体声的共模输入引脚在麦克风输入 时可以抑制共模噪声(级别由增益设置决定)。由芯片输出的麦克风偏置信号可 以用在两个麦克风上。信号传输可以设置为能够人为调整麦克风的电平或者麦克 风信号传输时 ALC 环节可以控制信号电平。麦克风线路的总增益最大可以选择到 +55.25dB。 PGA 和 ALC 操作 在输入端和 ADC 之间提供了一个可调增益的放大器,使用时可以手动操作或者联 合一个保持录音音量不变的混合模拟/数字信号的自动电平调节(ALC)功能实现。 线输入(AUXL、AUXR) AUXL 和 AUXR 输入可以用作一个立体声线输入或者一个用来传输告警声(或者“哔 哔声”)的输入等等。这些输入可以与麦克风前置放大器的输出一起输入到录音 路线,所以如果需要可以用来混合带背景音的音频信号。 ADC 立体声 ADC 使用多位高阶过采样结构,以低功耗的方式提供最佳性能。 HI-FI DAC Hi-fi DAC 为所有便携式音频 hi-fi 类型的应用提供高质量的音频重放,包含所 有类型的 MP3 和便携式唱片机。 输出混合器 芯片的输出提供了灵活的混合器。一个立体声混合器提供给立体声耳机或者 线输出,LOUT1/ROUT1,另外 OUT3/OUT4 输出的混合器允许输出一个可选的差分 或 者 立 体 声 线 输 出 信 号 。 可 调 增 益 的 PGA 可 以 提 供 给 LOUT1/ROUT1 和 LOUT2/ROUT2 输出,信号的开关选择提供了所有可能的信号组合。输出的缓冲器 可以通过几种方法设置,最多允许支持 3 套外部设备,如可同时支持立体声耳机, BTL 扬声器,BTL 听筒。在所有输出尝试全功率运行之前应该考虑热影响。 作为一个选择,如果没有规定作为扬声器输出,LOUT2 和 ROUT2 引脚可以作 为立体声耳机驱动。在这种情况下可以驱动两套耳机,或者 LOUT2 和 ROUT2 引脚 可以作为线输出的驱动。 OUT3 和 OUT4 可以配置成 DAC 输出的一个额外的以混合器或者耳机推动的形 式输出的立体声线输出。作为一个选择 OUT4 可以被配置成左和右 DAC 或者混合 器的单声道混合,或者作为芯片中轨参考电压的缓冲器。OUT3 也可以被配置成 VMID 输出的缓冲,这些电压可以用作耳机的伪地,以便去掉用于输出线路的大 交流耦合电容。 音频接口 WM8978 有一个标准的音频接口,用于传输立体声数据到芯片,或者从芯片传输 15 立体声数据出去。接口是标准的 3 线音频接口,提供了许多的音频数据格式,包 含 I2S、DSP/PCM 模式(与 LRC 同步地传输 2 个数据包的字的触发模式)、MSB 开 头的左对齐和 MSB 开头的右对齐,可以操作在主模式或者从属模式。 控制接口 为了允许可以完全由软件控制,WM8978 提供了一个可选的 2 线或者 3 线微处理 器控制接口。它与大范围的工业标准的微处理器、控制器和 DSP 完全兼容,可以 成为完美的组合。通过 MODE 引脚选择模式,当 2 线模式时,芯片的地址固定为 0011010. 时钟配置 WM8978 提供标准的音频 DAC 时钟配置,提供 256fs 的 MCLK 给 DAC 和 ADC。 当系统控制器不能提供一些时钟时可以用 PLL 来产生时钟。PLL 使用一个输 入的时钟,典型的是 12MHz 的 USB 或者留讯时钟,产生一个高质量的音频时钟。 如果 PLL 不需要产生这些时钟,它可以被配置成产生可选的时钟,这个时钟可以 从 GPIO 口输出然后用到系统的任何地方。 电源控制 WM8978 的设计必须认真考虑它的功耗以确保没有损害系统性能。它运行在很低 的电压下,包括在软件的控制下关闭电路中未使用的部分,包括待机和关机模式。 信号输入路线 WM8978 包含很多灵活的模拟输入。有左和右两个输入通道,每个都包含一个输 入的 PGA,然后都跟着一个连接到 hi-fi ADC 的推动/混合器。每一个输入路线 都有三个输入引脚,可以被配置成多种路线适应单端,差分或者双重差分麦克风。 有两个辅助输入引脚,可以连接到输入的推动/混合器,也可以连接到输出路线。 存在一个从推动/混合器的输出连接到输出的左/右混合器的旁路。 麦克风输入 WM8978 提供许多麦克风配置,包含差分和单端输入。连接到左差分输入 PGA 的输入端口是 LIN、LIP 和 L2,连接到右差分输入 PGA 的输入端口是 RIN、RIP 和 R2。 在单端的麦克风输入配置中,麦克风信号应该输入到 LIN 或者 RIN,同时内 部的或非门使输入 PGA 的的同相输入端与 VMID 连接。 麦克风输入的输入电阻:当增益为 35.25dB,输入电阻为 1.6kΩ,当增益为 0dB,输入电阻为 47kΩ,当增益为-12dB,输入电阻为 75kΩ。麦克风 PGA 输入 电阻:当 2INPPGA=1,输入电阻为 94kΩ。麦克风输入电容为 10pF,推荐的耦合 电容为 220pF。信号的电平的输入满度为 1V。 16 输入 PGA 通过寄存器 INPPGAENL/R 位使能 寄存器地址 位 标志 默认值 R2 Power 2 INPPGAENL 0 Management 2 3 INPPGAENR 0 描述 左通道输入 PGA 使能 0=不使能 1=使能 右通道输入 PGA 使能 0=不使能 1=使能 寄存器地址 R44 Input Control 位 标志 0 LIP2INPPGA 1 LIN2INPPGA 默认值 1 1 描述 连接 LIP 引脚到左通道的输入 PGA 放大器同相接线端 0=LIP 不连接到输入 PGA 1=LIP 连接到输入 PGA 放大器同相 接线端(恒定的输入电阻) 连接 LIN 引脚到左通道的输入 PGA 反相接线端 0=LIP 不连接到输入 PGA 1=LIP 连接到输入 PGA 放大器反相 接线端 17 2 L2_2INPPGA 0 连接 L2 引脚到左通道的输入 PGA 放 大器同相接线端 0=L2 不连接到输入 PGA 1=L2 连接到输入 PGA 放大器同相接 线端(恒定的输入电阻) 4 RIP2INPPGA 1 连接 RIP 引脚到右通道的输入 PGA 放大器同相接线端 0=RIP 不连接到输入 PGA 1=RIP 连接到输入 PGA 放大器同相 接线端(恒定的输入电阻) 5 RIN2INPPGA 1 连接 RIN 引脚到右通道的输入 PGA 放大器反相接线端 0=RIN 不连接到输入 PGA 1=RIN 连接到输入 PGA 放大器反相 接线端 6 R2_2INPPGA 0 连接 R2 引脚到右通道的输入 PGA 放 大器同相接线端 0=R2 不连接到输入 PGA 1=R2 连接到输入 PGA 放大器同相接 线端(恒定的输入电阻) 输入 PGA 音量控制 输入麦克风的 PGA 的增益范围是-12dB 到+35.25dB,步调是 0.75dB。LIN/RIN 的输入到 PGA 的输出的增益和 L2/R2 放大器到 PGA 输出的增益都是始终由寄存器 INPPGAVOLL/R[0:5]共同控制。当 LIP2INPPGA=1 这些寄存器也影响 LIP 引脚,当 L2_2INPPGA=1 时影响 L2 引脚,当 RIP2INPPGA=1 时影响 RIP 引脚,当 R2_2INPPGA=1 时影响 R2 引脚. 当电平自动控制(ALC)功能使能,输出 PGA 增益自动控制同时 INPPGAVOLL/R 位无效。 寄存器地 址 R45 Left channel input PGA volume control 位 5:0 标志 INPPGAVOLL 6 INPPGAMUTEL 默认值 01000 0 描述 左通道输入 PGA 音量 000000=-12dB 000001=-11.25dB . 010000=0dB . 111111=35.25dB 左通道输入 PGA 消声控制 0=输入 PGA 有声,正常操作 1=输入 PGA 消声(与后面的输 入 BOOST 不相连) 18 7 INPPGAZCL R46 Right channel input PGA volume control 8 5:0 INPPGAUPDAT E INPPGAVOLR 6 INPPGAMUTER 7 INPPGAZCR R32 ALC control 1 8 8:7 INPPGAUPDAT E ALCSEL 0 不锁存 01000 0 0 不锁存 00 左通道输入 PGA 零交叉使能 0=当增益寄存器改变时更新增 益 1=增益寄存器被写入后更新增 益在第一零交叉 直到写入 1 才更新 INPPGAVOLL 和 INPPGAVOLR 的音量 右通道输入 PGA 音量 000000=-12dB 000001=-11.25dB . 010000=0dB . 111111=35.25dB 右通道输入 PGA 消声控制 0=输入 PGA 有声,正常操作 1=输入 PGA 消声(与后面的输 入 BOOST 不相连) 右通道输入 PGA 零交叉使能 0=当增益寄存器改变时更新增 益 1=增益寄存器被写入后更新增 益在第一零交叉 直到写入 1 才更新 INPPGAVOLL 和 INPPGAVOLR 的音量 ALC 功能选择 00=关 ALC 01=右 ALC 有效 10=左 ALC 有效 11=两边 ALC 有效 辅助输入 两个辅助输入 AUXL 和 AUXR 有很多的用途,比如立体声线输入,或者输入和 输出混合的“哔哔声”输入信号。 AUXL/R 输入可以用作连接到输入 BOOST 的线输入,它的增益可以以 3dB 的 步调从-12dB 调整到+6dB。AUXL/R 也可以混合到输出通道的混合器,它的增益范 围是-15dB 到+6dB。另外,AUXR 输入可以加到右扬声器输出线路(ROUT2),增益 范围是-15 到+6dB。允许一个“哔哔声”输入被输出到扬声器输出而对耳机或者 线输出信号没影响。 输入 BOOST 每个立体声输入 PGA 都跟着一个输入 BOOST 电路。输入 BOOST 电路有三个可 选的输入:输入麦克风 PGA 的输出,辅助放大器输出和 L2/R2 输入(可用作线输 入,输入 PGA 的旁路)。这三个输入可以混合在一起,都有单独的推动增益。 19 输入 PGA 有+20dB 的推动(PGABOOSTL/R=1),0dB 通过(PGABOOSTL/R=0)或 者完全和输入推动电路隔离(INPPGAMUTEL/R=1)。 寄存器地址 R47 Left Input BOOST control R48 Right Input BOOST control 位 标志 默认值 描述 8 PGABOOSTL 1 左通道输入 PGA 推动使能 0=PGA 输出以+0dB 增益通过输 入 BOOST 1=PGA 输出以+20dB 增益通过输 入 BOOST 8 PGABOOSTR 1 右通道输入 PGA 推动使能 0=PGA 输出以+0dB 增益通过输 入 BOOST 1=PGA 输出以+20dB 增益通过输 入 BOOST 辅助放大器的线路连接到 BOOST 是由寄存器的 AUXL2BOOSTVOL[2:0]和 AUXR2BOOSTVOL[2:0]位控制。当 AUXL2BOOSTVOL[2:0]/AUXR2BOOSTVOL[2:0]=000,线路与 BOOST 完全不连接。通 过设置寄存器从 001 到 111 以便控制增益以 3dB 的步调从-12dB 到+6dB。 L2/R2 的 线 路 连 接 到 BOOST 是 由 寄 存 器 的 L2_2BOOSTVOL[2:0] 和 R2_2BOOSTVOL[2:0]位控制。当 L2_2BOOSTVOL[2:0]/R2_2BOOSTVOL[2:0]=000, 线路与 BOOST 完全不连接。通过设置寄存器从 001 到 111 以便控制增益以 3dB 的步调从-12dB 到+6dB。 20 寄存器地址 R47 Left channel Input BOOST control R48 Right channel Input BOOST control 位 标志 2:0 AUXL2BOOSTVOL 6:4 L2_2BOOSTVOL 2:0 AUXR2BOOSTVOL 6:4 R2_2BOOSTVOL 默认值 000 000 000 000 描述 控制辅助放大器与左通道 输入推动之间的连接 000=线路不使能(不连接) 001=-12dB 增益通过推动 010=-9dB 增益通过推动 … 111=+6dB 增益通过推动 控制 L2 引脚与左通道输入 推动之间的连接 000=线路不使能(不连接) 001=-12dB 增益通过推动 010=-9dB 增益通过推动 … 111=+6dB 增益通过推动 控制辅助放大器与右通道 输入推动之间的连接 000=线路不使能(不连接) 001=-12dB 增益通过推动 010=-9dB 增益通过推动 … 111=+6dB 增益通过推动 控制 R2 引脚与右通道输入 推动之间的连接 000=线路不使能(不连接) 001=-12dB 增益通过推动 010=-9dB 增益通过推动 … 111=+6dB 增益通过推动 BOOST 的使能是通过控制寄存器 BOOSTEN 位进行。 寄存器地址 位 标志 默认值 描述 R2 Power 4 BOOSTENL 0 左通道输入 BOOST 使能 management 2 0=推动关 1=推动开 5 BOOSTENR 0 右通道输入 BOOST 使能 0=推动关 1=推动开 麦克风偏置电路 MICBIAS 输出和外部关联的电阻构成的偏置网络的低噪声参考电压,适合偏置驻 极 体 麦 克 风 。 MICBIAS 电 压 可 以 通 过 设 置 寄 存 器 MBVSEL 改 变 , 当 MBVSEL=0,MICBIAS=0.9*AVDD 和当 MBVSEL=1,MICBIAS=0.6*AVDD。输出的使能可 以通过 MICBEN 控制。 21 寄存器地址 位 R1 Power 4 management 1 标志 MICBEN 默认值 0 描述 麦克风偏置使能 0=关(输出高阻抗) 1=开 寄存器地址 位 标志 默认值 描述 R44 Input 8 MBVSEL 0 麦克风偏置电压控制 control 0=0.9*AVDD 1=0.6*AVDD MICBIAS 能接受的最大源电流是 3mA,所以外部的偏置电阻必须足够大以限制 MICBIAS 的电流。 模数转换(ADC) WM8978 使用立体声的多位过采样σ-δ ADC,多位反馈和高过采样率可以减少脉 冲跳动和高频噪声的影响。ADC 输入电平的满度和 AVDD 成比例关系,如果是 3.3V 的供电电压,满度是 1Vrms。任何大于满度的电压都会使 ADC 超负荷并造成失真。 ADC 数字滤波 ADC 滤波器进行真 24 位信号处理,以正确的采样频率转换来自 ADC 过采样 的多位原始数据,然后从数字音频接口输出。 ADC 通过寄存器的 ADCENL/R 位进行使能。 寄存器地址 位 标志 默认值 R2 Power 0 ADCENL 0 management 2 1 ADCENR 0 描述 左通道 ADC 使能 0=ADC 不使能 1=ADC 使能 右通道 ADC 使能 0=ADC 不使能 1=ADC 使能 输出信号的极性也可以通过软件控制寄存器的 ADCPOLL/ADCPOLR 位进行改变。 ADC 的过采样率可以通过寄存器的 ADCOSR 位进行调整,当 ADCOSR=0 时,过采样 率是 64x,工作在最低功耗;当 ADCOSR=1 时,过采样率是 128x,工作在最佳性 能。 寄存器地址 位 标志 默认值 描述 R14 ADC 0 ADCPOLL 0 左通道 ADC 极性调整 Control 0=正常 1=反转 1 ADCPOLR 0 右通道 ADC 极性调整 0=正常 1=反转 22 3 ADCOSR 0 ADC 过采样率选择 0=64x(低功耗) 1=128x(最好的性能) 可选的高通滤波器 提供一个可选的高通滤波器,这个滤波器通过设置 HPFEN=0 不使能。它通过 HPFAPP 控制可以有两种模式,第一顺序是音频模式(HPFAPP=0),截止频率是 3.7Hz;第二顺序是应用模式(HPFAPP=1),截止频率通过 HPFCUT 寄存器控制。 寄存器地址 位 R14 ADC 8 Control 7 6:4 标志 HPFEN HPFAPP HPFCUT 默认值 1 0 000 描述 高通滤波器使能 0=不使能 1=使能 选择音频模式或者应用模式 0=音频模式(第一顺序,fc≈ 3.7Hz) 1=应用模式(第二顺序, fc=HPFCUT) 应用模式截止频率,具体如下 表 HPFCUT 000 001 010 011 100 101 110 111 SR=101/100 8 11.025 12 82 113 122 102 141 153 131 180 156 163 225 245 204 281 306 261 360 392 327 450 490 408 563 612 FS(KHZ) SR=011/010 16 22.05 24 82 113 122 102 141 153 131 180 156 163 225 245 204 281 306 261 360 392 327 450 490 408 563 612 SR=001/000 32 44.1 48 82 113 122 102 141 153 131 180 156 163 225 245 204 281 306 261 360 392 327 450 490 408 563 612 可调陷波滤波器 提供一个可调的陷波滤波器,它有一个可变的中心频率和带宽,由 a0 和 a1 两个 系数调节,a0 和 a1 由寄存器 NFA0[13:0]和 NFA1[13:0]表现。由于这些系数的 值需要四个寄存器同时写入去设置,所以 NFU 标志应该当所有四个寄存器都被设 置时才有效。 寄存器地址 R27 Notch 位 6:0 标志 NFA0[6:0] 默认值 描述 0 陷波滤波器 a0 系数,位[6:0] 23 Filter 1 7 NFEN 8 NFU R28 Notch Filter 2 6:0 NFA0[13:7] 8 NFU R29 Notch Filter 3 6:0 8 NFA1[6:0] NFU R30 Notch Filter 4 6:0 NFA1[13:7] 8 NFU 0 陷波滤波器使能 0=不使能 1=使能 0 陷波滤波器更新,陷波滤波器 的值仅供内部更新使用当 NFU 位只有一个设置为高 0 陷波滤波器 a0 系数,位[13:7] 0 陷波滤波器更新,陷波滤波器 的值仅供内部使用更新当 NFU 位只有一个设置为高 0 陷波滤波器 a1 系数,位[6:0] 0 陷波滤波器更新,陷波滤波器 的值仅供内部使用更新当 NFU 位只有一个设置为高 0 陷波滤波器 a1 系数,位[13:7] 0 陷波滤波器更新,陷波滤波器 的值仅供内部使用更新当 NFU 位只有一个设置为高 系数计算如下: a0=(1-tan(wb/2)/(1+tan(wb/2))) a1=-(1+ a0)cos(w0) 而 w0=2πfc/fs wb=2πfb/fs fc=中心频率(Hz),fb=-3dB 带宽(Hz),fs=采样频率(Hz) 寄存器的实际值可以由系数决定; NFA0=-a0 乘以 2 的 13 次方 NFA1=-a1 乘以 2 的 12 次方 数字 ADC 音量控制 ADC 的输出会被以 0.5dB 的步调从-127dB 到 0dB 的范围进行数码衰减。 增益与 8 位数的转换关系如下: Gain=0.5*(G-255)dB,其中 1 小于等于 G 小于等于 255,G=0 时消声 24 寄存器地址 R15 Left channel ADC Digital Volume R16 Right channel ADC Digital Volume 位 7:0 8 7:0 8 标志 ADCVOLL[7:0] ADCVU ADCVOLR[7:0] ADCVU 默认值 11111111 不锁存 11111111 不锁存 描述 左 ADC 数字音量控制 0000 0000=数字消声 0000 0001=-127dB 0000 0010=-126.5dB …0.5dB 的步调增加 1111 1111=0dB 直到一个 1 写到 ADCVU 才更 新 ADC 的左右音量 右 ADC 数字音量控制 0000 0000=数字消声 0000 0001=-127dB 0000 0010=-126.5dB …0.5dB 的步调增加 1111 1111=0dB 直到一个 1 写到 ADCVU 才更 新 ADC 的左右音量 输入限幅器/电平自动控制(ALC) WM8978 有一个 PGA 增益自动控制电路,可以作为一个输入峰值限制器或者 电平自动控制(ALC)。 在输入峰值限制器模式(ALCMODE 位=1),有一个峰值探测器进行探测,当 输入信号超过预先确定的电平就会拉低 PGA 增益以防止通过 ADC 的信号过大,当 信号恢复到极限下的电平时,PGA 增益就会慢慢的恢复到它开始的水平。峰值限 制器 PGA 增加的增益不能超过它的静态标准。 25 在 ALC 模式(ALCMODE 位=0),电路旨在保持一个不变的录音声音无论输入 信号的电平如何。通过不断的调整 PGA 的增益可以达到这个要求,所以 ADC 输入 的信号电平保持不变。一个数字峰值探测器探测 ADC 的输出从而改变 PGA 的增益。 ALC/限幅功能通过设置寄存器 ALCSEL 进行使能。当它使能时录音的音量可 以通过 ALCLVL 寄存器调节在-6dB 到-28.5dB 范围(与 ADC 的满度成比例)。PGA 的上限增益可以通过寄存器 ALCMAX 进行设定,PGA 的下限增益可以通过寄存器 ALCMIN 进行设定。 保持、衰减和上升时间可以通过 ALCHLD、ALCDCY 和 ALCATK 进行控制,分别 如下: 保持时间是探测器探测到信号峰值低于目标的时间与 PGA 增益开始上升之 间的延迟时间。它可以以 2 的 n 次幂为步调进行调整,比如 2.67ms,5.33ms, 10.67ms 等等,直到 43.7s,作为另一个选择,保持时间也可以设置成 0。保持 时间在限幅模式无效,它仅仅在增益上升有效,当信号超过目标而增益下降时没 有延迟时间。 衰减时间(增益上升)是 PGA 增益上升所消耗的时间,增益每改变 6dB 对应 一次时间直到时间上升达到它的范围的 90%。它可以以 2 的 n 次幂为步调进行调 整,比如 3.3ms/6dB,6.6ms/6dB,13.1ms/6dB 等等,直到 3.36s/6dB。 上升时间(增益衰减)是 PGA 增益衰减所消耗的时间,增益每改变 6dB 对应 一次时间直到时间下降达到它的范围的 90%。它可以以 2 的 n 次幂为步调进行调 整,比如 832us/6dB,1.66ms/6dB,3.328ms/6dB 等等,直到 852ms/6dB。 注意,在峰值限制模式增益控制电路以大约 4x 速度运行去削减快速的峰值。 26 只要 SR 为设置正确,保持、衰减和上升时间相对采样率是不变的。举例来 说,当 SR 位设置成 000 时只有以 48kHz 进行采样才是正确的,如果实际的采样 率是 44.1kHz,保持、衰减和上升时间会被按 44.1/48 的比例减少。 寄存器 地址 R32 ACL Control 1 R33 ACL Control 2 位 8:7 5:3 2:0 7:4 3:0 8 标志 ALCSEL ALCMAXGAIN [2:0] ALCMINGAIN [2:0] ALCHLD [3:0] ALCLVL [3:0] ALCZC 默认值 00 111 (+35.25dB) 000 (-12dB) 0000 (0ms) 1011 (-12dB) 0 (零交叉关) 描述 ALC 运行选择 00=ALC 不使能 01=右通道 ALC 使能 10=左通道 ALC 使能 11=两个通道 ALC 使能 设置 PGA 最大增益 111=+35.25dB 110=+29.25dB 101=+23.25dB 100=+17.25dB 011=+11.25dB 010=+5.25dB 001=-0.75dB 000=-6.75dB 设置 PGA 最小增益 111=+30dB 110=+24dB 101=+18dB 100=+12dB 011=+6dB 010=0dB 001=-6dB 000=-12dB 增益增加前的 ALC 保持时间 0000=0ms 0001=2.67ms 0010=5.33ms …(每一个步调时间加倍) 1111=43.691s ALC 目标——ADC 输入信号的标 准 0000=-28.5dB FS 0001=-27.0dB FS …(步调为 1.5dB) 1110=-7.5dB FS 1111=-6dB FS ALC 使用零交叉探测电路 27 R34 ALC Control 3 8 7:4 3:0 ALCMODE ALCDCY [3:0] ALCATK [3:0] 0 确定运行的 ALC 模式 0=ALC 模式 1=限幅模式 0011 衰减时间 (13ms/6dB) (增益增加) (ALCMODE==0) 每步 每 6dB 范围的 调 90% 0000 410us 3.3ms 24ms 0001 820us 6.6ms 48ms 0010 1.64m 13.1m 192ms s s …(每步调时间加倍) 1010 420ms 3.36m 24.576s 或者 s 更高 0011 衰减时间 (2.9ms/6dB) (增益增加) (ALCMODE==1) 每步 每 6dB 范围的 调 90% 0000 90.8u 726.4 5.26ms s us 0001 181.6 1.453 10.53ms us ms 0010 363.2 2.905 21.06ms us ms …(每步调时间加倍) 1010 93ms 744ms 5.39s 0010 ALC 上升时间 (832us/6dB) (增益减少) (ALCMODE==0) 每步 每 6dB 范围的 调 90% 0000 104us 832us 6ms 0001 208us 1.664 12ms ms 0010 416us 3.328 24.1ms ms …(每步调时间加倍) 1010 106ms 852ms 6.18s 或者 更高 28 0010 ALC 上升时间 (182us/6dB) (增益减少) (ALCMODE==1) 每步 每 6dB 范围的 调 90% 0000 22.7u 182.4 1.31ms s us 0001 25.4u 363.2 2.62ms s us 0010 90.8u 726.4 5.26ms s us …(每步调时间加倍) 1010 23.2m 186ms 1.348s s ALC 芯片保护 ALC 芯片保护功能当一个大信号跟在一个安静的周期后保护芯片。如果 ADC 输入信号越过满度(-1.16dB)的 87.5%,PGA 的增益会以最大的上升率(如 ALCATK=0000)减少,直到信号电平低于满度的 87.5%,当 ALC 使能后这个功能 会自动的使能。 注意:如果 ATK=0000,芯片保护功能和 ALC 没区别,当用到一个长的上升 时间它用来保护芯片。 噪声门 当信号十分安静且包含大量的噪声,ALC 功能会引起“充气噪声”,也就是 在寂静期间发出响亮的嘶嘶声。WM8978 有一个噪声门的功能,通过与输入引脚 的噪声门槛比较防止充气噪声。噪声门作用当: ADC 信号电平[dB]

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