解析AD1940/AD1941：28位多通道音频处理器的卓越性能与应用

在音频处理领域，AD1940/AD1941这款28位单芯片多通道音频SigmaDSP™脱颖而出，为音频系统带来了强大的信号处理能力。下面我们就来深入了解这款处理器的各项特性、功能及应用。

文件下载：EVAL-AD1940MINIBZ.pdf

一、产品特性

1. 强大的处理能力

AD1940/AD1941是一款16通道数字音频处理器，能接受高达192 kHz的采样率。其核心采用28位×28位乘法器和56位累加器，在全56位双精度模式下进行大部分处理，确保了出色的低电平信号性能，避免了极限循环或空闲音调的出现。

2. 灵活的编程与控制

• 可编程RAM：拥有完全可编程的程序RAM，可在开机后加载自定义程序；参数RAM能存储1024个参数，通过控制端口可轻松更新参数。
• 安全加载功能：控制端口具备安全加载（safeload）特性，可在不影响输出信号的情况下透明地更新参数。
• 目标/斜率RAM：包含64个位置的目标/斜率RAM，可用于通道音量控制或其他参数更新，实现无咔嗒声的音量控制和动态参数更新。

3. 丰富的接口与模式

• 串行数据端口：具有灵活的串行数据端口，支持I2S、左对齐、右对齐和TDM等串行端口模式，能与多种ADC、DAC等设备无缝连接。
• PLL时钟：PLL可从64 × fS、256 × fS、384 × fS或512 × fS时钟生成MCLK，适应不同的时钟速度。

4. 其他特性

• 低功耗模式：支持可编程低功耗模式，降低系统功耗。
• 快速启动：开机或复位后能快速启动和引导。
• 封装形式：采用48引脚LQFP塑料封装，适用于-40°C至+105°C的温度范围。

二、功能模块

1. 信号处理

AD1940/AD1941旨在为立体声或多通道播放系统提供常用的信号处理功能。其信号处理流程可通过ADI提供的软件进行图形化设置和实时控制。许多信号处理功能采用全56位双精度算术编码，输入和输出字长为24位，处理器中使用四个额外的余量位，允许内部增益高达24 dB而不出现削波。

2. 控制端口

• SPI/I2C接口：AD1940使用4线SPI控制端口，AD1941使用2线I2C总线控制端口，可对所有内存和寄存器进行读写操作。
• 参数更新机制：为避免参数更新时产生噪声，提供了安全加载寄存器，可在一个音频帧内将一组参数转移到活动程序中。

3. RAM和寄存器

• 参数RAM：28位宽，地址范围为0至1023，可通过直接读写或安全加载两种方式更新参数。
• 程序RAM：可存储程序指令，支持直接写入。
• 目标/斜率RAM：用于实现平滑的参数更新，如音量控制和交叉淡入淡出效果。

4. 数据捕获

AD1940/AD1941包含八个独立的数据捕获电路，可将信号处理流程中任意节点的数据发送到六个可通过控制端口读取的寄存器或串行输出引脚，方便调试和监测内部信号。

三、应用领域

AD1940/AD1941的应用十分广泛，涵盖了汽车音响系统、数字电视、家庭影院系统、多通道音频系统、迷你组件立体声、多媒体音频、数字扬声器分频器、乐器以及飞机/客车的座椅内音响系统等多个领域。

四、设计要点

1. 时钟设置

MCLK输入必须为64 × fS、256 × fS、384 × fS或512 × fS之一，通过PLL_CTRL0、PLL_CTRL1和PLL_CTRL2引脚设置时钟模式。在改变时钟模式时，需同时复位芯片，以避免输出出现咔嗒声或爆音。

2. 电压调节

芯片内置电压调节器，可在没有2.5 V电源的系统中使用3.3 V或5 V电源。选择调节晶体管时，需考虑其电流放大系数和散热能力。

3. 参数更新

在直接写入大量数据到程序或参数RAM时，应先禁用处理器核心，以防止音频输出出现噪声。可根据程序是否使用目标/斜率RAM作为主系统音量控制，选择不同的加载程序和参数的步骤。

五、总结

AD1940/AD1941以其强大的处理能力、灵活的编程和控制、丰富的接口和模式，为音频系统设计提供了全面的解决方案。无论是在汽车音响、家庭影院还是其他音频应用中，都能显著提升音频质量。电子工程师在设计音频系统时，可充分利用这款处理器的特性，打造出高性能的音频产品。你在使用类似音频处理器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。