便攜式醫療監護儀器，助聽器和安全監控設備都是必須使用電池供電并持續運行很長時間的產品的例子。它將串行數字輸入數據轉換為濾波，緩沖，低失真，增益控制的立體聲模擬輸出。其異步主時鐘，一個數字鎖相環（DPLL），允許它接收來自各種信號源的數據，時鐘頻率從28 kHz到52 kHz（使用外部27 MHz晶振），抑制采樣時鐘抖動

非常適合許多應用，包括數字有線電視和直播衛星機頂盒解碼器盒，視頻CD播放器，CD-I播放器，高清電視，數字音頻廣播單片機AD1859包括（圖1）可變速率過采樣數字插值濾波器，創新的多位sigma-delta [接收器具有抖動的Σ-Δ]調制器，耐抖動數模轉換器（DAC），開關電容和連續時間模擬濾波器，模擬輸出驅動電路以及片內直流電壓基準28引腳SOIC或SSOP封裝。片上音量控制（系統成本節省）包括立體聲衰減器和靜音，完全通過SPI兼容的串行控制端口進行編程。

? SPI是Motorola的注冊商標， Inc 。

AD1859提供特殊優勢的典型應用，MPEG音頻，需要三種不同的采樣率：32-，44.1-和48 kHz。對于典型的sigma-delta音頻DAC，設計人員必須提供外部時鐘電路來合成與這三個采樣頻率中的每一個相關的“主時鐘”。 AD1859是第一個具有異步主時鐘的音頻DAC，這項任務得以簡化。所需要的只是一個27 MHz的時鐘（外部提供或使用外部27 MHz晶振在芯片上生成）; AD1859的鎖相環可自動適應不同的輸入采樣率，從而節省大量系統成本。 DPLL將在100到200ms內鎖定任何新的采樣率（應用于左右時鐘引腳）;在采樣頻率之上和之下超過15Hz的抖動分量在每倍頻程6dB處被拒絕（例如，在高于或低于采樣率的150Hz處的抖動降低20dB）。

保證的性能特性包括A-weight濾波器的最小動態范圍為88dB（無濾波器為85.7dB），以及最大的總諧波失真＆amp;音頻頻段的噪聲（THD + N）為-84dB（0.0063％），20 Hz至20 kHz。圖2是THD + N與-0.5-dBFS幅度頻率的典型曲線圖。圖3是-90-dB，1-kHz音調的FFT，伴隨著時域圖，展示了在這種低水平下的諧波，雜散和量化效應的自由度，這是模擬系統的典型特征，但難以實現數字化。

AD1859獨有的另一個功能是創新的多位sigma-delta調制器（見側欄），有助于抑制時鐘抖動，提高系統可聽性并降低帶外能量，系統成本節省。

通過靈活的串行數據輸入端口，AD1859的接口非常簡單，可以與各種ADC，DSP，AES / EBU接收器和樣品進行無縫互連 - 轉換器。多功能串行數據輸入端口可配置為左對齊，I 2 S對齊，右對齊和DSP串行端口兼容模式。該芯片接受MSB優先，二進制補碼格式的16或18位音頻數據。 AD1859支持連續可變的采樣率，并具有基本線性（在±0.1％以內）的相位響應。模擬輸出級可選擇去加重，只需添加少量外部元件即可實現改進的采樣率不變，降噪。 （圖4）

省電模式（48mW與330mW）可最大限度地降低設備處于非活動狀態時的功耗。整個立體聲數字音頻播放子系統采用+ 5V單電源供電，工作溫度范圍為-40°C至+ 105°C;它采用28引腳SOIC和SSOP封裝。

AD1859性能的關鍵

AD1859具有出色的保真度和低電平線性度，大大降低了電路復雜性，可輕松連接到DSP（數字信號處理器）和ADC（模數轉換器），降低了數字音頻播放系統的功耗和成本。

它與傳統設備有兩個關鍵的區別特征。首先是其獨特的DPLL（數字鎖相環）時鐘管理器。這是一個異步采樣率管理器，可自動調整到輸入采樣頻率，并允許AD1859的時鐘頻率與其主時鐘不同。它基于ADI公司開發的專利異步采樣率轉換技術（ Analog Dialogue 28-1,1994，pp.9-11）。到目前為止，沒有其他音頻DAC具備此功能。其他音頻DAC（數字 - 模擬轉換器）需要經過良好調諧的高頻主時鐘，其運行速率為預期音頻采樣率的256或384倍。這種高頻同步時鐘的產生和管理對于板級設計人員來說是很麻煩的。

外部異步時鐘振蕩器可用于提供AD1859的主時鐘;然而，AD1859包含一個片內振蕩器，因此設計人員只需提供廉價的石英晶體或陶瓷諧振器作為外部時基。 AD1859的板載DPLL將在大約100 ms內鎖定其主時鐘頻率的1/512和1/1024之間的任何輸入采樣率。晶體時基或MCLK輸入上的抖動被拒絕（通過片上開關電容濾波器），以及輸入LRCLK輸入上的抖動達到音頻DAC中前所未有的水平。

AD1859的第二個差異化特性是其獲得專利的多位Σ-Δ調制器，與競爭對手的IC相比，其帶外噪聲能量大幅降低。較低的帶外噪聲能量減少了對DAC后濾波的需求，因此所有必要的后DAC濾波（可選模擬去加重除外）都集成在芯片上。多位Σ-Δ調制器的另一個特性是它對數字基板噪聲的高抗擾性，進一步提高了音頻信號的完整性。

什么是多位Σ-Δ調制器？在基本方法中，典型的Σ-Δ調制器具有兩級量化，并且DAC必須平均脈沖寬度調制的滿量程方波;但在AD1859的情況下，使用了17個量化級別，并且平均濾波器的輸入可以被認為是平滑17級樓梯的1/16滿量程元素的更容易的任務。此外，AD1859以輸入采樣率的128倍對輸入信號進行采樣，是傳統速率的兩倍。額外的量化等級和更高的過采樣率意味著輸出頻譜包含極低水平的帶外噪聲能量;允許更簡單的后DAC重建濾波器。其降低的過渡帶陡度和衰減要求導致較低的相位失真和提高的保真度。

是否有缺點？傳統上限制多位Σ-Δ轉換器性能的問題是用于對量化電平求和的無源電路元件的非線性。設計師發明了一種革命性的架構，克服了 1 的問題。

芯片的其他有趣特征包括使用具有三角概率分布函數的抖動來進一步降低量化噪聲;片內低通濾波由2階開關電容濾波器組成，后面是一階模擬連續時間濾波器。除了濾除噪聲外，它還可以減少任何殘留主時鐘抖動的影響。

AD1859設計于馬薩諸塞州威爾明頓，由Bob Adams，Tom Kwan和Bob Libert設計。我們的計算機產品部。

參考電路

1 參見“具有異步主控的立體聲多位Σ-ΔDAC-時鐘界面“，湯姆關，鮑勃亞當斯和鮑勃利伯特，1996年IEEE國際固態電路會議記錄。