TAS5548：8 通道高清音頻處理器的全面解析

在音頻處理領(lǐng)域，一款高性能且集成度高的音頻處理器能為整個(gè)音頻系統(tǒng)帶來(lái)質(zhì)的飛躍。TAS5548 就是這樣一款備受關(guān)注的 8 通道數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器（PWM），它集數(shù)字音頻處理和采樣率轉(zhuǎn)換功能于一身，為音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。今天，我們就來(lái)深入剖析 TAS5548 的各項(xiàng)特性和應(yīng)用。

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一、TAS5548 特性概覽

（一）通用特性

TAS5548 具備豐富的通用特性，為音頻系統(tǒng)的整體性能和功能提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。它擁有 8 通道異步采樣率轉(zhuǎn)換器（ASRC），可處理 32 - 192 kHz 的音頻信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為 96 kHz 輸出，同時(shí)還支持 4 通道 192 kHz 的原生音頻處理，音頻帶寬達(dá) 30 kHz，滿足 DTS - HD 兼容性要求。此外，它還配備了能源管理器，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電源進(jìn)行控制，以及電源供應(yīng)音量控制功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源和音量的有效管理。

（二）音頻輸入輸出

在音頻輸入輸出方面，TAS5548 表現(xiàn)出色。它最多支持五個(gè)同步串行音頻輸入（10 通道）和一個(gè)同步串行音頻輸出（2 通道），具備 I2S 主模式和從模式，可根據(jù)不同的外部設(shè)備和應(yīng)用場(chǎng)景靈活選擇。其采樣率檢測(cè)功能支持 32 - 192 kHz 的范圍，且具有自動(dòng)/手動(dòng)檢測(cè)模式。此外，它還擁有八個(gè)差分 PWM 輸出，可支持 AD 或 BD 調(diào)制，以及兩個(gè)差分 PWM 耳機(jī)輸出，同時(shí)提供 I2S 輸出用于外部無(wú)線子設(shè)備。PWM 輸出支持單端（S.E.）或橋接負(fù)載（BTL）配置，滿足多樣化的音頻輸出需求。

（三）音頻處理

音頻處理是 TAS5548 的核心優(yōu)勢(shì)之一。它的音量控制范圍為 18 dB 至 - 127 dB，包括主音量和八個(gè)通道的音量控制，為用戶提供了廣泛的音量調(diào)節(jié)空間。同時(shí)，它還具備低音和高音音調(diào)控制功能，范圍為 ±18 dB，可選擇不同的轉(zhuǎn)折頻率，以及可配置的響度補(bǔ)償功能，能有效提升音頻的聽感體驗(yàn)。此外，它還配備了兩個(gè)動(dòng)態(tài)范圍壓縮器，具有兩個(gè)閾值、兩個(gè)偏移量和三個(gè)斜率，以及每個(gè)通道七個(gè)雙二階濾波器（Biquads），可對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行精細(xì)處理。

（四）PWM 處理

PWM 處理方面，TAS5548 同樣表現(xiàn)卓越。它具有大于 105 dB 的動(dòng)態(tài)范圍和小于 0.1% 的總諧波失真加噪聲（THD + N），在 20 Hz - 40 kHz 的頻率范圍內(nèi)具有平坦的噪聲底，適用于 32 kHz - 192 kHz 的采樣率。其靈活的自動(dòng)靜音邏輯具有可編程的閾值和持續(xù)時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)無(wú)噪聲操作，在高性能應(yīng)用中還具備電源供應(yīng)音量控制（PSVC）功能，可調(diào)節(jié)調(diào)制限制。

二、TAS5548 功能模塊詳解

（一）電源供應(yīng)

TAS5548 的電源供應(yīng)部分包含 1.8 V 電源調(diào)節(jié)器，為設(shè)備的各個(gè)部分提供模擬和數(shù)字調(diào)節(jié)電源。模擬電源支持模擬鎖相環(huán)（PLL），數(shù)字電源則支持?jǐn)?shù)字 PLL、數(shù)字音頻處理器（DAP）、脈沖寬度調(diào)制器（PWM）和輸出控制，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）時(shí)鐘、PLL 和串行數(shù)據(jù)接口

在時(shí)鐘和數(shù)據(jù)接口方面，TAS5548 采用外部晶體提供時(shí)間基準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘錯(cuò)誤檢測(cè)與管理、自動(dòng)數(shù)據(jù)速率檢測(cè)和配置、自動(dòng)主時(shí)鐘速率檢測(cè)和配置（自動(dòng)銀行切換），并支持在主時(shí)鐘（MCLK）缺失時(shí)進(jìn)行 I2C 操作/通信。其內(nèi)部主時(shí)鐘源自外部晶體，內(nèi)部采樣率始終為 96 kHz（雙速模式）或 192 kHz（四倍速模式）。需要注意的是，在四倍速模式下，由于 ASRC 模塊的限制，支持的通道數(shù)量會(huì)減半。

（三）串行音頻接口

TAS5548 擁有五個(gè) PCM 串行數(shù)據(jù)接口，可接收八個(gè)通道的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并通過(guò) SDIN1 - 1、SDIN1 - 2、SDIN2 - 1、SDIN2 - 2 和 SDIN5 輸入。設(shè)備還具備一個(gè)串行音頻輸出，數(shù)據(jù)格式為 MSB 優(yōu)先的 2s 補(bǔ)碼格式。串行數(shù)據(jù)輸入接口可配置為右對(duì)齊、I2S 或左對(duì)齊，支持 16、20 和 24 位的字長(zhǎng)，輸出數(shù)據(jù)格式為 I2C 可配置，默認(rèn)自動(dòng)檢測(cè)。

（四）I2C 串行控制接口

I2C 串行控制接口是 TAS5548 與系統(tǒng)控制器進(jìn)行通信的重要途徑。它支持正常速度（100 kHz）和高速（400 kHz）操作，無(wú)需等待狀態(tài)。該接口支持單字節(jié)和多字節(jié)的讀寫操作，對(duì)于狀態(tài)寄存器和與 PWM 相關(guān)的通用控制寄存器，還支持多字節(jié)（4 字節(jié)）的寫操作。此外，I2C 還支持一種特殊模式，可將寫操作拆分為多個(gè) 4 字節(jié)的數(shù)據(jù)寫操作，方便系統(tǒng)逐步寫入大寄存器值。

（五）設(shè)備控制

設(shè)備控制部分為 TAS5548 提供了全面的控制和排序功能。它為串行控制接口、時(shí)鐘和串行數(shù)據(jù)接口、數(shù)字音頻處理器和脈沖寬度調(diào)制器等部分提供了高級(jí)和低級(jí)控制，確保設(shè)備的各項(xiàng)功能能夠協(xié)同工作。

（六）數(shù)字音頻處理器（DAP）

數(shù)字音頻處理器（DAP）是 TAS5548 實(shí)現(xiàn)音頻處理功能的核心。它可實(shí)現(xiàn)軟音量、響度補(bǔ)償、低音和高音處理、動(dòng)態(tài)范圍控制、通道濾波以及輸入和輸出混合等功能。根據(jù)不同的采樣率，DAP 可提供不同數(shù)量的雙二階濾波器（Biquads），如在 32 - 96 kHz 采樣率下可提供 56 個(gè)，在 176.4 - 192 kHz 采樣率下可提供 22 個(gè)。

（七）脈沖寬度調(diào)制（PWM）

PWM 部分是 TAS5548 實(shí)現(xiàn)音頻輸出的關(guān)鍵。它擁有八個(gè)通道的高性能數(shù)字 PWM 調(diào)制器，可驅(qū)動(dòng)單端（SE）和橋接負(fù)載（BTL）配置的開關(guān)輸出級(jí)。設(shè)備采用噪聲整形和復(fù)雜的糾錯(cuò)算法，實(shí)現(xiàn)了高功率效率和高性能的數(shù)字音頻再現(xiàn)。PWM 輸出支持 AD、BD 和三元調(diào)制，結(jié)合四階噪聲整形，可在 20 Hz - 20 kHz 范圍內(nèi)提供大于 105 dB 的信噪比。

三、TAS5548 的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

（一）應(yīng)用信息

TAS5548 適用于多種音頻系統(tǒng)，如 6 - 8 通道音頻系統(tǒng)，如 DVD 或 AV 接收器等。它可無(wú)縫接口大多數(shù)數(shù)字解碼器，支持 DTS - HD 規(guī)范和藍(lán)光 HTiB 應(yīng)用。設(shè)備還包含一個(gè) DAP，可在采樣率高達(dá) 96 kHz 時(shí)為 8 個(gè)通道實(shí)現(xiàn)多達(dá) 56 個(gè)雙二階濾波器，在采樣率高于 96 kHz 時(shí)為 22 個(gè)。兩個(gè) 4 通道采樣率轉(zhuǎn)換器在將信號(hào)傳遞給 DAP 之前對(duì)輸入進(jìn)行處理。

（二）典型應(yīng)用

以 DVD 接收器應(yīng)用為例，TAS5548 在該應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。設(shè)計(jì)時(shí)，需通過(guò) I2C 通信進(jìn)行軟件控制以設(shè)置寄存器，數(shù)字音頻輸入可為右對(duì)齊、I2S 或左對(duì)齊，功率級(jí)采用具有 PWM 輸入的音頻放大器。具體設(shè)計(jì)過(guò)程包括系統(tǒng)軟件通過(guò) I2C 對(duì)設(shè)備進(jìn)行上電配置、確定 I2S 采樣率和通道數(shù)量、調(diào)整雙二階濾波器至首選設(shè)置、考慮可能的耳機(jī)輸出并配備輸出濾波器等。

（三）使用注意事項(xiàng)

在使用 TAS5548 時(shí)，有一些注意事項(xiàng)需要關(guān)注。例如，在頻率縮放 AM 避免策略中，該策略利用 ASRC 的存在，通過(guò)改變 PLL 環(huán)路中的乘法器比率直接改變 APLL 輸出頻率，從而使內(nèi)部采樣率相應(yīng)改變。但這種處理速率的變化會(huì)影響時(shí)域數(shù)字處理，如 EQ 和 DRC 的衰減值。此外，在初始化設(shè)置時(shí)，設(shè)備默認(rèn)啟動(dòng)時(shí)輸出靜音，需進(jìn)行相應(yīng)的寄存器寫入操作以使其退出待機(jī)狀態(tài)。

四、TAS5548 的編程與寄存器配置

（一）I2C 串行控制接口

TAS5548 的 I2C 串行控制接口是實(shí)現(xiàn)設(shè)備編程和配置的重要手段。它支持 100 kbps 和 400 kbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，可進(jìn)行單字節(jié)和多字節(jié)的讀寫操作。設(shè)備的 I2C 地址根據(jù) ASEL 引腳的值確定，為 0x36 或 0x34。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，需遵循 I2C 總線的通信規(guī)則，包括起始條件、停止條件、數(shù)據(jù)傳輸和應(yīng)答等。

（二）寄存器映射

TAS5548 擁有眾多寄存器，用于控制設(shè)備的各項(xiàng)功能和狀態(tài)。這些寄存器包括通用狀態(tài)寄存器、錯(cuò)誤狀態(tài)寄存器、系統(tǒng)控制寄存器、通道配置控制寄存器、耳機(jī)配置控制寄存器等。每個(gè)寄存器都有其特定的功能和位定義，通過(guò)對(duì)這些寄存器的讀寫操作，可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的精確控制。例如，通過(guò)設(shè)置系統(tǒng)控制寄存器 1 可控制 PWM 高通濾波器的啟用、PSVC 的選擇、軟靜音的恢復(fù)模式等。

五、總結(jié)

TAS5548 作為一款高性能的 8 通道高清音頻處理器，憑借其豐富的特性、強(qiáng)大的功能模塊、廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和靈活的編程配置，為音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了全面而優(yōu)質(zhì)的解決方案。無(wú)論是在音頻處理的精度、功能的多樣性還是系統(tǒng)的集成度方面，TAS5548 都表現(xiàn)出色。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，我們也需要充分考慮其各項(xiàng)特性和注意事項(xiàng)，合理進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)最佳的音頻效果。希望本文能為電子工程師們?cè)谑褂?TAS5548 進(jìn)行音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)提供有益的參考和幫助。你在使用 TAS5548 過(guò)程中遇到過(guò)哪些問題或者有什么獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。