TLV320ADC6120高精度音頻ADC技術(shù)解析與應(yīng)用
Texas Instruments TLV320ADC6120 768kHz Burr-Brown?音頻ADC，提供對(duì)多達(dá)兩個(gè)模擬通道或四個(gè)數(shù)字通道的高性能同時(shí)采樣，用于脈沖密度調(diào)制 (PDM) 麥克風(fēng)輸入。該ADC支持線路和麥克風(fēng)輸入，允許單端和差分輸入配置。
數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments TLV320ADC6120 768kHz Burr-Brown?音頻ADC數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf
TI TLV320ADC6120 768kHz Burr-Brown ADC綜合了可編程通道增益、數(shù)字音量控制、可編程麥克風(fēng)偏置電壓、鎖相環(huán) (PLL)、可編程高通濾波器 (HPF)、雙四路濾波器和低延遲濾波器模式。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)768kHz的采樣率。該器件具有時(shí)分多路復(fù)用 (TDM)、I^2^S或左對(duì)齊 (LJ) 音頻格式，并可通過(guò)I^2^C接口控制。
這些集成的高性能特性，加上可由3.3V或1.8V單電源供電，使得該器件非常適合用于遠(yuǎn)場(chǎng)麥克風(fēng)錄制應(yīng)用中空間受限的音頻系統(tǒng)。
TLV320ADC6120采用20引腳WQFN封裝，工作溫度范圍為–40°C至+125°C。
特性
- 多通道高性能ADC：
- 2通道模擬麥克風(fēng)或線路輸入
- 4通道數(shù)字PDM麥克風(fēng)
- 多達(dá)2個(gè)模擬和多達(dá)2個(gè)數(shù)字麥克風(fēng)通道
- ADC線路和麥克風(fēng)差分輸入性能：
- 動(dòng)態(tài)范圍 (DR)：
- 支持123dB動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)器 (DRE)
- 113dB，DRE禁用
- –95dB THD+N
- 動(dòng)態(tài)范圍 (DR)：
- ADC通道求和模式，DR性能116dB，DRE禁用，2通道求和
- ADC輸入電壓：
- 差分、2V
RMS滿量程輸入 - 單端、1V
RMS滿量程輸入
- 差分、2V
- ADC采樣率 (
fS) =8kHz至768kHz - 可編程通道設(shè)置：
- 通道增益：0dB至42dB（0.5dB步進(jìn)）
- 數(shù)字音量控制：–100dB至27dB
- 增益校準(zhǔn)，分辨率0.1dB
- 相位校準(zhǔn)，分辨率為163ns
- 可編程麥克風(fēng)偏置或電源電壓生成
- 低延遲信號(hào)處理濾波器選擇
- 可編程HPF和雙四通道數(shù)字濾波器
- 自動(dòng)增益控制 (AGC)
- 語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè) (VAD)
- I^2^C控制接口
- 集成式高性能音頻PLL
- 自動(dòng)時(shí)鐘分頻器設(shè)置配置
- 音頻串行數(shù)據(jù)接口：
- TDM、I^2^S或左對(duì)齊 (LJ) 格式
- 16位、20位、24位或32位字長(zhǎng)
- 主接口或從接口
- 3.3V或1.8V單電源運(yùn)行
- 3.3V或1.8V I/O電源運(yùn)行
- 1.8V AVDD電源在48kHz采樣率下的功耗為9.5mW/通道
簡(jiǎn)化框圖
TLV320ADC6120高精度音頻ADC技術(shù)解析與應(yīng)用
一、產(chǎn)品概述
TLV320ADC6120是德州儀器(Texas Instruments)旗下Burr-Brown?系列的一款高性能音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，支持高達(dá)768kHz采樣率和123dB動(dòng)態(tài)范圍。該器件采用20引腳WQFN封裝(3mm×3mm)，工作溫度范圍-40°C至+125°C，適用于專業(yè)音頻設(shè)備和智能語(yǔ)音系統(tǒng)。
主要特點(diǎn)包括：
- ?多通道輸入?：支持2通道模擬麥克風(fēng)/線路輸入+4通道數(shù)字PDM麥克風(fēng)
- ?卓越性能?：動(dòng)態(tài)范圍達(dá)123dB(DRE啟用時(shí))，THD+N低至-95dB
- ?寬采樣范圍?：8kHz至768kHz可編程采樣率
- ?靈活配置?：支持TDM/I2S/左對(duì)齊音頻格式，I2C控制接口
- ?低功耗設(shè)計(jì)?：1.8V/3.3V雙電壓工作，48kHz下僅9.5mW/通道
二、關(guān)鍵性能參數(shù)
1. 動(dòng)態(tài)范圍與信噪比
- ?DRE(動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)器)啟用時(shí)?：123dB動(dòng)態(tài)范圍(A加權(quán))
- ?DRE禁用時(shí)?：113dB動(dòng)態(tài)范圍(A加權(quán))
- ?雙通道求和模式?：116dB動(dòng)態(tài)范圍(DRE禁用)
2. 失真特性
- THD+N：-95dB(差分輸入，DRE啟用)
- 通道隔離度：-124dB
- 通道增益失配：0.1dB
3. 電源特性
| 參數(shù) | 3.3V操作 | 1.8V操作 |
|---|---|---|
| 差分輸入滿量程 | 2VRMS | 1VRMS |
| 單端輸入滿量程 | 1VRMS | 0.5VRMS |
| 功耗(48kHz) | 12.4mA | 11.7mA |
三、系統(tǒng)架構(gòu)與功能模塊
TLV320ADC6120集成了完整的音頻采集處理鏈：
- ?模擬前端?：
- 可編程增益放大器(PGA)：0dB至42dB，0.5dB步進(jìn)
- 支持2.5kΩ/10kΩ/20kΩ三種輸入阻抗配置
- 可編程麥克風(fēng)偏置電壓
- ?數(shù)字處理?：
- 低延遲數(shù)字濾波器
- 可編程HPF和雙二階濾波器
- 自動(dòng)增益控制(AGC)
- 語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè)(VAD)
- ?時(shí)鐘系統(tǒng)?：
- 集成高性能音頻PLL
- 自動(dòng)時(shí)鐘分頻配置
- 支持36.864MHz主時(shí)鐘輸入
四、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1. 典型應(yīng)用電路
- ?模擬輸入?：建議采用AC耦合，配合低電壓系數(shù)的電容以獲得最佳THD性能
- ?電源設(shè)計(jì)?：AVDD和IOVDD需分別配置10μF+0.1μF低ESR去耦電容
- ?參考電壓?：VREF引腳需連接1μF濾波電容至AVSS
2. PCB布局建議
- 所有地引腳(VSS)必須直接連接到PCB地平面
- 模擬和數(shù)字電源應(yīng)分開布線
- 敏感信號(hào)線(如時(shí)鐘)應(yīng)盡量短并遠(yuǎn)離噪聲源
3. 寄存器配置
通過(guò)I2C接口(標(biāo)準(zhǔn)模式/快速模式/快速模式+)可配置：
- 采樣率(7.35kHz-768kHz)
- 數(shù)據(jù)字長(zhǎng)(16/20/24/32位)
- 濾波器特性(截止頻率、斜率等)
- DRE/AGC參數(shù)
五、典型應(yīng)用場(chǎng)景
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