TWL6040 用于便携式应用的 8 通道高质量低功耗音频编解码器数据手册

TWL6040 设备是具有高集成度的音频编码器/解码器（编解码器），可为便携式应用程序提供模拟音频编解码器功能，如 所示。该设备包含多个音频模拟输入和输出，以及麦克风偏置和附件检测。该设备通过专有的 PDM 接口连接到 OMAP 4 主机处理器，用于音频数据通信，从而以优化的功耗和性能实现分区。多通道音频数据被多路复用到下行链路 （PDML） 和上行链路 （PDMUL） 的单根线。

OMAP4 设备为 TWL6040 设备提供 5 个 PDM 音频输入通道 （DL0–DL4）。通道 DL0–DL3 连接到四个并行 DAC 通道，这些通道多路复用到立体声耳机（HSL、HSR）、立体声扬声器（HFL、HFR）和听筒 （EAR） 或立体声线路输出（AUXL、AUXR）。
*附件：twl6040.pdf

立体声耳机路径具有低功耗 （LP） 模式，从 32 kHz 睡眠时钟运行，可实现超过 100 小时的 MP3 播放时间。当使用系统时钟输入和 DAC 路径高性能 （HP） 模式时，可实现 104 dBA 的超高动态范围。AB 类耳机驱动器提供 1V有效值功能输出，并且以接地为中心，以便无电容连接到耳机，从而减小系统尺寸和降低成本。听筒驱动器是具有 2 V 的差分 AB 类驱动器有效值能够承受典型的 32 Ω 负载或 1.4 V有效值到典型的 16 Ω负载。

立体声扬声器路径具有无滤波器 D 类输出，每通道具有 1.5W 的功率。支持输出功率最大化电源连接到外部升压。扬声器驱动器还支持助听器线圈负载。对于振动器和触觉反馈支持，TWL6040 具有两个 PWM 通道，带有来自 DL4 或内部集成电路 （I^2^C).

振动器驱动器是差分 H 桥输出，可实现振动电机的快速加速和减速。需要高压的助听器线圈或压电扬声器的外部驱动器可以连接到线路输出。

该TWL6040支持三个差分麦克风输入（MMIC、HMIC 和 SMIC）和一个多路复用到两个并行 ADC 的立体声线路输入（AFML、AFMR）。ADC 的 PDM 输出通过 UL0 和 UL1 传输到 OMAP4 处理器。AFML、AFMR 输入也可以循环到模拟输出（LB0、LB1）。

两个 LDO 提供 2.1 V 的电压，用于偏置模拟麦克风（MBIAS 和 HBIAS）。每个模拟偏置的最大输出电流为 2 mA，允许一个偏置上最多有两个麦克风。两个 LDO 提供 1.8 V/1.85 V 的电压，用于偏置数字麦克风（DBIAS1 和 DBIAS2）。一个偏置发生器可以同时偏置多个数字麦克风，总最大输出电流为 10 mA。

TWL6040具有一个集成负电荷泵 （NCP） 和两个 LDO（HS LDO 和 LS LDO），可实现高 PSRR。唯一需要的外部电源是 2.1 V，可从 OMAP4 系统中 TWL6030 电源管理 IC （PMIC） 的 2.1 V DC-DC 获得。通过从低功耗的低噪声 2.1V DC-DC 为音频供电，可实现耳机输出的高动态范围和高输出摆幅。所有其他电源输入都可以直接连接到电池或系统 1.8V I/O。

两个集成 PLL 支持在 12MHz、19.2MHz、26MHz 和 38.4MHz 系统时钟 （MCLK） 下运行，或者在 LP 播放模式下从 32kHz 休眠时钟 （CLK32K） 运行。频率规划基于所有通道的 48 kS/s 音频数据速率，主机处理器使用采样率转换器来连接不同的采样率（例如 44.1 kHz）。在低功耗音频播放的特定情况下，TWL6040 支持 44.1 kS/s 和 48 kS/s 速率。采样率或 input clocks 之间的转换是无缝的。

支持附件插拔检测 （PLUGDET）。某些耳机有一个手动开关，用于通过麦克风输入引脚将发送/结束信号提交到终端。此功能由周期性附件按钮按下检测支持，以最大限度地减少睡眠模式下的电流消耗。检测周期属性可以根据系统要求进行编程。

特性

• 4 个音频数模转换器 （DAC） 通道
• 立体声无电容耳机驱动器：
  • 高达 104dB 的动态范围
  • 用于性能和功耗权衡的 Power Tune
• 立体声 8 Ω，每通道 1.5 W 扬声器驱动器
• 差速器听筒驱动器
• 立体声线路输出
• 两个音频模数转换器 （ADC） 通道：
  • 96 分贝 SNR
• 四个音频输入：
  • 3 个差分麦克风输入
  • 立体声线路输入和 FM 输入
• 两个 Vibrator 和 Haptics 反馈通道：
  • 差分 H 桥驱动器
• 两个低噪声模拟麦克风偏置输出
• 两个数字麦克风偏置输出
• 从线路输入到耳机和扬声器输出的模拟低功耗环路
• 双锁相环 （PLL） 提供灵活的时钟支持：
  • 用于系统低功耗播放模式的 32kHz 睡眠时钟输入
  • 12MHz、19.2MHz、26MHz 和 38.4MHz 系统时钟输入
• 附件插拔检测、附件按钮按下检测
• 集成电源：
  • 用于无电容耳机驱动器的负电荷泵
  • 两个低压差稳压器 （LDO），可实现高电源抑制比 （PSRR）
• 我^2^C 控制
• 热保护：
  • 主机中断
• 电源：
  • 模拟：2.1 V
  • 数字 I/O：1.8 V
  • 电池：2.3 至 5.5 V
• 封装 6mm × 6mm 120 引脚 PBGA

参数

1. 产品概述

• ‌产品名称‌：TWL6040
• ‌类型‌：8通道低功耗音频编解码器
• ‌应用‌：便携式应用，如移动设备
• ‌主要特点‌：通过专有PDM接口与OMAP™4主机处理器连接，支持多通道音频数据传输，低功耗设计，高动态范围。

2. 功能特性

• ‌音频接口‌：
  • 支持PDM（脉冲密度调制）接口，用于音频数据通信。
  • 下行（PDML）和上行（PDMUL）音频数据通过单线复用。
• ‌音频输出‌：
  • 立体声耳机路径，支持低功耗模式，可实现超过100小时的MP3播放时间。
  • 立体声扬声器路径，具有无滤波器Class-D输出，每通道1.5W功率。
  • 耳机驱动器为差分Class-AB驱动器，具有2V rms能力。
  • 扬声器驱动器支持外部升压连接，以最大化输出功率。
• ‌电源管理‌：
  • 集成负电荷泵（NCP）和两个LDO（HS LDO和LS LDO），提供高PSRR（电源抑制比）。
  • 仅需2.1V外部供电，可由TWL6030电源管理IC提供。
• ‌时钟系统‌：
  • 两个集成PLL，支持12MHz、19.2MHz、26MHz和38.4MHz系统时钟。
  • 在低功耗播放模式下，支持32kHz睡眠时钟（CLK32K）。

3. 其他功能

• ‌配件检测‌：支持配件插头和拔出检测（PLUGDET），以及周期性配件按钮按下检测。
• ‌灵活性‌：支持不同负载条件下的优化操作，如耳机、扬声器和线性输出。

4. 封装与尺寸

• 提供BGA封装选项，具体封装类型和尺寸信息未在文档中明确给出。

5. 应用信息

• 专为与OMAP™4处理器配合使用而设计，适用于便携式音频应用。

6. 修订历史

• 文档经过多次修订，最后一次修订为2014年8月。

7. 注意事项

• 在使用TWL6040时，应确保所有电气参数和操作条件均符合数据手册中的规定。
• 设计和布局时应考虑最小化噪声和干扰，以优化音频性能。