WM8768：24位、192kHz 8通道DAC的全面解析

一、引言

在音频处理领域，DAC（数模转换器）起着至关重要的作用。Wolfson Microelectronics的WM8768是一款出色的多通道音频DAC，适用于DVD、环绕声处理等多种应用场景，如家庭高保真音响、汽车音频以及其他视听设备。下面我们将对WM8768进行详细解析。

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二、产品概述

（一）基本特性

WM8768采用四个立体声24位多位Σ - Δ DAC，并配备过采样数字插值滤波器。它支持16 - 32位的数字音频输入字长，采样率范围从8kHz到192kHz。每个DAC通道都有独立的数字音量和静音控制，音频数据接口支持I2S、左对齐、右对齐和DSP数字音频格式。该设备可通过3线串行接口或硬件接口进行控制，具备通道选择、音量控制、静音、去加重和电源管理等功能，采用28引脚SSOP封装。

（二）性能指标

1. 信噪比（SNR）：在48kHz采样率下，‘A’加权SNR可达103dB。
2. 采样频率：支持8kHz - 192kHz的采样频率。
3. 电源范围：模拟电源电压范围为2.7V - 5.5V，数字电源电压范围为2.7V - 3.6V。

三、引脚配置与说明

（一）引脚配置

WM8768采用28引脚SSOP封装，各引脚有其特定的功能。例如，MODE引脚用于控制格式选择，MCLK为数字输入的主时钟，BCLK为音频接口位时钟等。

（二）引脚详细说明

PIN	NAME	TYPE	DESCRIPTION
1	MODE	Digital input	控制格式选择，0 = 软件控制，1 = 硬件控制
2	MCLK	Digital input	主时钟；128, 192, 256, 384, 512, 768fs或1152fs（fs = 字时钟频率）
……	……	……	……

四、电气特性

（一）绝对最大额定值

使用时需注意绝对最大额定值，如数字电源电压范围为 - 0.3V到 + 5V，模拟电源电压范围为 - 0.3V到 + 7V等。超出这些范围可能会对设备造成永久性损坏。

（二）推荐工作条件

推荐的数字电源范围为2.7V - 3.6V，模拟参考电源为2.7V - 5.5V，模拟电源范围为2.7V - 5.5V。同时，要注意数字电源DVDD不能比AVDD大超过0.3V，以保证设备正常工作。

（三）电气性能参数

在特定测试条件下（AVDD, VREFP = 5V, DVDD = 3.3V, AGND, VREFN = 0V, DGND = 0V, (T{A}=+25^{circ} C), (fs =48 kHz), (MCLK = 256fs)），WM8768展现出良好的电气性能。例如，输入低电平(V{IL})最大为0.3 x DVDD，输入高电平(V_{IH})最小为0.7 x DVDD等。

五、时钟与接口时序

（一）主时钟时序

主时钟MCLK有特定的时序要求，如MCLK系统时钟脉冲高电平宽度(t{MCLKH})最小为11ns，低电平宽度(t{MCLKL})最小为11ns等。当MCLK周期超过最大指定值时，设备将进入节能模式，DAC断电，内部数字音频滤波器复位。

（二）数字音频接口时序

1. 主模式：在主模式下，LRCLK和BCLK为输出信号，DIN1/2/3/4在BCLK上升沿采样。同时，各信号有相应的传播延迟、建立时间和保持时间要求。
2. 从模式：从模式下，LRCLK和BCLK为输入信号，同样有严格的时序要求，如BCLK周期时间(t_{BCY})最小为50ns等。

（三）MPU接口时序

MPU接口采用3线SPI兼容控制接口，各信号的上升沿、脉冲周期、宽度以及建立和保持时间都有明确规定，以确保数据的正确传输和设备的正常控制。

六、内部电路与工作模式

（一）内部上电复位电路

WM8768包含内部上电复位电路，用于在上电后将数字逻辑复位到默认状态。当DVDD低于最低阈值时，PORB信号被拉低，芯片处于复位状态；当DVDD上升到一定值时，PORB信号释放，所有寄存器处于默认状态。

（二）硬件控制模式

当MODE引脚置高时，可进入硬件控制模式，包括静音和自动静音操作、输入格式选择、去加重控制等功能。例如，MUTE引脚可直接控制静音，同时可启用自动静音功能；ML/I2S和MC/IWL用于选择输入数据格式和字长；MD/DM用于选择去加重滤波。

（三）数字音频接口模式

1. 主从模式：音频接口可工作在主模式或从模式，通过MS控制位选择。默认是从模式，在从模式下LRCLK和BCLK为输入信号；主模式下LRCLK和BCLK为输出信号。
2. 音频接口格式：支持左对齐、右对齐、(I^{2}S)、DSP模式A和DSP模式B等5种流行的接口格式，各格式对数据传输和时钟信号有不同的要求。

（四）电源管理模式

WM8768具有电源管理功能，可通过设置相应的控制位对特定部分进行断电操作。例如，四个立体声DAC各有独立的断电控制位，设置PDWN可关闭所有DAC，同时保留控制寄存器的设置。

七、软件控制与寄存器配置

（一）软件控制接口操作

在软件模式下，WM8768通过3线串行接口进行控制，MD/DM用于传输程序数据，MC/IWL用于时钟信号，ML/I2S用于锁存数据。

（二）控制接口寄存器

控制接口寄存器用于配置设备的各种功能，如衰减控制模式、DAC输出控制、数字音频接口控制等。通过设置不同的寄存器位，可以实现音量控制、通道选择、音频格式选择等功能。

八、应用信息

（一）推荐外部组件

为了保证WM8768的性能，推荐使用特定的外部组件，如去耦电容、滤波电阻等。这些组件的选择和布局对设备的性能有重要影响。

（二）推荐模拟低通后置DAC滤波器

对于高保真应用，建议在每个DAC通道的输出端应用低通滤波器，通常二阶滤波器即可满足要求，可有效衰减高频分量，并提供必要的增益。

九、总结

WM8768是一款功能强大、性能出色的8通道DAC，适用于多种音频处理应用。在设计过程中，工程师需要充分了解其引脚配置、电气特性、时钟与接口时序、工作模式以及软件控制等方面的知识，合理选择外部组件和滤波器，以确保设备的稳定运行和良好性能。同时，在使用过程中要严格遵守设备的绝对最大额定值和推荐工作条件，避免对设备造成损坏。大家在实际应用中遇到过哪些关于DAC的问题呢？欢迎在评论区分享交流。