TLV320ADC6120高精度音頻ADC技術(shù)解析與應用
Texas Instruments TLV320ADC6120 768kHz Burr-Brown?音頻ADC，提供對多達兩個模擬通道或四個數(shù)字通道的高性能同時采樣，用于脈沖密度調(diào)制 (PDM) 麥克風輸入。該ADC支持線路和麥克風輸入，允許單端和差分輸入配置。
數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments TLV320ADC6120 768kHz Burr-Brown?音頻ADC數(shù)據(jù)手冊.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。同時可實現(xiàn)高達768kHz的采樣率。該器件具有時分多路復用 (TDM)、I^2^S或左對齊 (LJ) 音頻格式，并可通過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場麥克風錄制應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通道模擬麥克風或線路輸入
- 4通道數(shù)字PDM麥克風
- 多達2個模擬和多達2個數(shù)字麥克風通道
- ADC線路和麥克風差分輸入性能：
- 動態(tài)范圍 (DR)：
- 支持123dB動態(tài)范圍增強器 (DRE)
- 113dB，DRE禁用
- –95dB THD+N
- 動態(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）
- 數(shù)字音量控制：–100dB至27dB
- 增益校準，分辨率0.1dB
- 相位校準，分辨率為163ns
- 可編程麥克風偏置或電源電壓生成
- 低延遲信號處理濾波器選擇
- 可編程HPF和雙四通道數(shù)字濾波器
- 自動增益控制 (AGC)
- 語音活動檢測 (VAD)
- I^2^C控制接口
- 集成式高性能音頻PLL
- 自動時鐘分頻器設(shè)置配置
- 音頻串行數(shù)據(jù)接口：
- TDM、I^2^S或左對齊 (LJ) 格式
- 16位、20位、24位或32位字長
- 主接口或從接口
- 3.3V或1.8V單電源運行
- 3.3V或1.8V I/O電源運行
- 1.8V AVDD電源在48kHz采樣率下的功耗為9.5mW/通道
簡化框圖
TLV320ADC6120高精度音頻ADC技術(shù)解析與應用
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768kHz采樣率和123dB動態(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)備和智能語音系統(tǒng)。
主要特點包括：
- ?多通道輸入?：支持2通道模擬麥克風/線路輸入+4通道數(shù)字PDM麥克風
- ?卓越性能?：動態(tài)范圍達123dB(DRE啟用時)，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/左對齊音頻格式，I2C控制接口
- ?低功耗設(shè)計?：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. 動態(tài)范圍與信噪比
- ?DRE(動態(tài)范圍增強器)啟用時?：123dB動態(tài)范圍(A加權(quán))
- ?DRE禁用時?：113dB動態(tài)范圍(A加權(quán))
- ?雙通道求和模式?：116dB動態(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
- 支持2.5kΩ/10kΩ/20kΩ三種輸入阻抗配置
- 可編程麥克風偏置電壓
- ?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
- 自動增益控制(AGC)
- 語音活動檢測(VAD)
- ?時鐘系統(tǒng)?：
- 集成高性能音頻PLL
- 自動時鐘分頻配置
- 支持36.864MHz主時鐘輸入
四、應用設(shè)計要點
1. 典型應用電路
- ?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?：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)字電源應分開布線
- 敏感信號線(如時鐘)應盡量短并遠離噪聲源
3. 寄存器配置
通過I2C接口(標準模式/快速模式/快速模式+)可配置：
- 采樣率(7.35kHz-768kHz)
- 數(shù)據(jù)字長(16/20/24/32位)
- 濾波器特性(截止頻率、斜率等)
- DRE/AGC參數(shù)
五、典型應用場景
- ?智能音箱?：利用高動態(tài)范圍和DRE功能實現(xiàn)遠場語音采集
- ?專業(yè)麥克風系統(tǒng)?：憑借低失真特性滿足錄音棚級需求
- ?視頻會議系統(tǒng)?：多通道輸入支持實現(xiàn)全向拾音
- ?IP網(wǎng)絡攝像頭?：整合音頻與視頻同步采集
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