采樣率為192kHz的24位AD轉(zhuǎn)換器CS5361原理及應(yīng)用

摘要：CS5361是CRYSTAL公司推出的192kHz采樣率、多位（24位）音頻Δ－ΣA/D轉(zhuǎn)換器，它具有雙通道輸入、采樣率高、動態(tài)范圍大等特點(diǎn)，非常適合于高端音響或其它領(lǐng)域的應(yīng)用。文中介紹了CS5361的主要特點(diǎn)、工作原理，并給出了它的典型應(yīng)用實(shí)例。

１ ＣＳ５３６１的主要特性

ＣＳ５３６１是ＣＲＹＳＴＡＬ公司推出的１１４ｄＢ、１９２ｋＨｚ數(shù)據(jù)輸出率的２４位Δ－Σ結(jié)構(gòu)音頻ＡＤ轉(zhuǎn)換器，其主要特性如下：

●采用多位Δ－Σ結(jié)構(gòu)；

●具有２４位轉(zhuǎn)換精度；

●１１４ ｄＢ動態(tài)范圍；

●總諧波失真＋噪聲優(yōu)于－１０５ ｄＢ；

●系統(tǒng)采樣率高達(dá)１９２ｋＨｚ；

●功耗小于１５０ｍＷ?

●內(nèi)部帶有高通濾波電路或直流失調(diào)電壓標(biāo)定電路；

●內(nèi)帶線性相移數(shù)字抗混濾波器；

●支持５Ｖ到２．５Ｖ邏輯電平；

●采用差動輸入結(jié)構(gòu)；

●具有溢出檢測功能；

●采用２４腳ＳＯＩＣ或ＴＳＳＯＰ封裝形式。

ＣＳ５３６１是供數(shù)字音頻系統(tǒng)使用的完整的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可完成采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、抗混濾波等功能，并最終產(chǎn)生以串行模式輸出的、對應(yīng)于左右兩個輸入通道信號的２４位采樣數(shù)據(jù)，而且其最高數(shù)據(jù)輸出率可高達(dá)１９２ｋＨｚ。

ＣＳ５３６１芯片采用具有優(yōu)良噪聲抑制能力的差動輸入結(jié)構(gòu)，并采用５階多位Δ－Σ調(diào)制器，同時帶有數(shù)字濾波器和抽樣器，從而避免了需要外部抗混濾波器的麻煩。

２　ＣＳ５３６１的引腳排列及功能

ＣＳ５３６１采用２４腳ＳＯＩＣ或ＴＳＳＯＰ封裝，引腳排列圖如圖１所示。芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖２所示。各引腳的功能如下：

ＲＳＴ：低功耗模式選擇端，低電平有效；

Ｍ／ Ｓ：主、從模式選擇引腳，該腳為低電平時，芯片為從工作模式；

ＬＲＣＫ：該端可用于決定當(dāng)前串行數(shù)據(jù)屬于左通道還是右通道；

ＳＣＬＫ：串行移位時鐘端口；

ＭＣＬＫ：調(diào)制器和數(shù)字濾波器的時鐘源；

ＶＤ：芯片數(shù)字電源；

ＧＮＤ：地參考，必須與模擬地相連；

ＶＬ：數(shù)字輸入輸出部分電源；

ＳＤＯＵＴ：串行數(shù)據(jù)信號輸出端；

ＭＤＩＶ：時鐘分頻端，該腳為高電平時，主時鐘被２分頻；

ＨＰＦ：高通濾波器允許端，該腳為低電平時，高通濾波器工作；

Ｉ２Ｓ／ＬＪ：數(shù)據(jù)輸出格式選擇端，該腳為高電平時，輸出格式為Ｉ２Ｓ，否則為左對齊輸出格式；

Ｍ０、Ｍ１：操作模式選擇端；

ＯＶＦＬ：左右通道溢出指示腳；

ＡＩＮＬ＋，ＡＩＮＬ－，ＡＩＮＲ＋，ＡＩＮＲ－：分別為左右通道模擬信號的＋、－輸入端；

ＶＡ：＋５Ｖ模擬電源輸入端；

ＶＱ：內(nèi)部靜態(tài)參考電壓，使用時應(yīng)連接濾波器；

ＲＥＦＧＮＤ：內(nèi)部采樣電路參考地；

ＦＩＬＴ＋：內(nèi)部采樣電路參考電壓。

３　基本工作原理

ＣＳ５３６１轉(zhuǎn)換器工作時，應(yīng)根據(jù)工作的具體需要確定工作模式、操作模式、輸出格式、高通濾波模式等工作參數(shù)，下面分別介紹這些參數(shù)的意義及設(shè)置方式。

３．１ 操作模式及采樣率范圍選擇

ＣＳ５３６１轉(zhuǎn)換器的Ｍ１、Ｍ０引腳狀態(tài)可用于決定芯片的操作模式，通過設(shè)置適當(dāng)?shù)牟僮髂Ｊ剑�可使ＣＳ５３６１的輸出采樣率（ＦＳ）在２ｋＨｚ到１９２ｋＨｚ之間進(jìn)行選擇。每種操作模式對應(yīng)的采樣率范圍如表１所列。

表1 工作模式與輸出采樣率范圍對應(yīng)表

M1M0操作模式輸出采樣率范圍（kHz）00單速模式2～4801倍速模式48～9610四速模式96～19211保留- - -

對于每種操作模式，芯片的性能可能略有差異，例如，工作在單速模式時，ＣＳ５３６１的數(shù)字濾波器的通帶為０～０．４７ＦＳ，阻帶大于０．５８ＦＳ，阻帶衰減優(yōu)于９５ｄＢ，濾波器群延時為１２／ＦＳ（Ｓ）；工作在倍速模式時，ＣＳ５３６１的數(shù)字濾波器的通帶為０～０．４５ＦＳ，阻帶大于０．６８ＦＳ，阻帶衰減優(yōu)于９２ｄＢ，濾波器群延時為９／ＦＳ（Ｓ）；工作在四速模式時，ＣＳ５３６１的數(shù)字濾波器的通帶為０～０．２４ＦＳ，阻帶大于０．７８ＦＳ，阻帶衰減優(yōu)于９７ｄＢ，濾波器群延時為５／ＦＳ（Ｓ），因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)選擇ＣＳ５３６１的操作模式。

３．２ 系統(tǒng)時鐘ＭＣＬＫ和ＭＤＩＶ狀態(tài)

當(dāng)ＣＳ５３６１的操作模式確定后，系統(tǒng)時鐘和ＭＤＩＶ的狀態(tài)將決定具體的輸出采樣率（ＦＳ）、左右通道時鐘ＬＲＣＫ和串行移數(shù)時鐘頻率（ＳＣＬＫ）。

對于單速模式，其采樣率范圍為２～４８ｋＨｚ，因此，當(dāng)ＭＤＩＶ為０時， ＭＣＬＫ的范圍應(yīng)為５１２ｋＨｚ～１２２８８ｋＨｚ；而當(dāng)ＭＤＩＶ為１時， ＭＣＬＫ的范圍應(yīng)為１０２４ｋＨｚ～２４５７６ｋＨｚ；

對于倍速模式，采樣率范圍為４８～９６ｋＨｚ，故在ＭＤＩＶ為０時， ＭＣＬＫ的范圍應(yīng)為６１４４ｋＨｚ～１２２８８ｋＨｚ；為１時ＭＣＬＫ的范圍應(yīng)為１２２８８ｋＨｚ～２４５７６ｋＨｚ；

對于四速模式，由于其采樣率范圍為９６～１９２ｋＨｚ?因此，當(dāng)ＭＤＩＶ為０時，ＭＣＬＫ的范圍應(yīng)為６１４４ ｋＨｚ～１２２８８ｋＨｚ；而當(dāng)ＭＤＩＶ為１時， ＭＣＬＫ的范圍則應(yīng)為１２２８８ｋＨｚ～２４５７６ｋＨｚ。

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