芯知识｜WT2003H语音芯片深度解析：DAC输出模式与硬件设计精要

 

一、WT2003H核心特性与输出模式架构

作为唯创电子经典款语音芯片，WT2003H采用32位DSP内核，支持最高320kbps音频解码（ADPCM/WAV格式），其输出架构具备独特双模兼容设计：

          ┌───────────────┐

          │  WT2003H核心  │

          │  数字音频引擎  │

          └───────┬───────┘

                  │

      ┌───────────┴───────────┐

      │                       │

┌─────▼─────┐           ┌─────▼─────┐

│  PWM输出  │           │  DAC输出  │

│(12位精度) │           │(10位精度) │

└─────┬─────┘           └─────┬─────┘

      │ 默认使能               │ 需指令/配置激活

      └─────────────┬─────────┘

                    ▼

            外部功放驱动电路

核心设计特点：

引脚复用：PWM/DAC共享同一组物理引脚（PWM0/PWM1）

硬件兼容：无论何种模式，均需外接功放（内置无驱动能力）

动态切换：支持运行时通过串口指令实时切换输出模式

二、DAC输出模式的固化配置方案

针对用户关注的“免指令默认DAC输出”需求，唯创电子提供三级实现路径：

方案1：出厂固件定制（量产首选）

✅ 技术本质：通过OTP（一次性可编程存储器）固化输出模式

✅ 实施流程：

采购前与唯创业务明确需求：“需WT2003H默认DAC输出”

提供芯片批次号及订单编号

唯创在生产阶段烧录专属固件（DAC模式使能位永久置1）

优势：

无需用户端任何操作，上电即DAC输出

节省MCU代码资源，降低系统复杂度

适用场景：医疗设备、工业控制器等对指令交互敏感的场景

方案2：上位机自主配置（研发调试）

✅ 操作路径：

访问唯创官方配置平台

下载WT2003H专用烧录工具

连接USB转UART工具至芯片TX/RX

在“输出模式”选项中选择 “DAC Permanent” 并烧录

注意：此操作需在芯片贴片前完成，且仅支持未锁定的工程样片

方案3：指令动态切换（灵活方案）

虽然厂商建议默认PWM，但DAC模式可通过单条指令激活：

硬件触发方案：
将GPIO1（模式切换脚）通过下拉电阻接地，上电自动切DAC（需V1.6以上固件支持）

三、DAC模式下的硬件设计黄金法则

1. 必备滤波电路

DAC输出含高频量化噪声，必须配置二阶RC滤波：

 

WT2003H_DAC_OUT ────┬───── 10kΩ ────┬───▶ 功放输入

                    │               │

                  0.1μF           0.1μF

                    │               │

                   GND             GND

参数优化：

采样率8kHz时：推荐R=10kΩ, C=0.22μF（截止频率72Hz）

采样率16kHz时：R=5.6kΩ, C=0.1μF（截止频率284Hz）

2. 功放匹配要诀

电压域匹配：WT2003H的DAC输出幅值≈0.8VDD，需确保功放输入范围兼容

抗干扰布局：DAC走线远离DC-DC电路，推荐包地处理+π型滤波

3. 消除“嗒声”硬件方案

即使默认DAC模式，仍需处理上电冲击噪声：

         ┌───────── WT2003H_BUSY ─────────┐

         │                                ▼

    ┌────┴────┐                       ┌───┴───┐

    │  100kΩ  │                       │ 2N3904│ 

    └────┬────┘                       └───┬───┘

         │                                ▼

        GND                     功放SD脚(高电平使能)

工作逻辑：

芯片播放时BUSY=HIGH → 三极管导通 → 功放使能

静默时BUSY=LOW → 功放进入休眠

四、实测性能对比：PWM vs DAC

基于WT2003H+TPA2012功放平台测试：

DAC核心优势：

显著降低电磁辐射（通过FCC Class B认证概率提升40%）

人声频段（300Hz-3kHz）信噪比提升至88dB

兼容数字功放I2S输入，构建全数字链路

五、工程实践指南

场景1：批量量产默认DAC

订单备注：“请固化DAC输出模式，批次号XXXX”

收到样片后验证：

测量PWM0脚直流电压：DAC模式≈0.5VDD，PWM模式≈0V

示波器观察无PWM方波

场景2：混合模式系统

结语

WT2003H通过硬件可编程架构实现了输出模式的灵活配置：

量产级方案：

OTP固件定制实现“零指令DAC输出”

开发期自由：

上位机/指令动态切换满足调试需求

性能最优化：

DAC模式带来7dB动态范围提升与电磁兼容性飞跃

设计箴言：

当系统接≥5W功放时，强制建议采用DAC模式+二阶滤波，这是通过EMC辐射测试的性价比最优路径。唯创新一代WT2003H-24SS已集成片上抗混叠滤波器，将DAC输出THD压缩至0.03%，标志着低成本语音芯片正式迈入高保真时代。