CN0208: 高性能iMEMS数字麦克风简化与SigmaDSP音频处理器的接口

精确设计,严谨验证,即取即用。了解更多

概览

电路笔记PDF, 06/2012 (pdf, 361 kB)
下载英文版PDF, 06/2012 (pdf,  361kB)
优势和特点
  • 采用简化的I2S接口直接连接至处理器
  • 具有平坦宽带响应的MEM麦克风
  • 最多可测量18个通道
  • 高性能麦克风电路
此电路中所用产品
    应用: 
  • 娱乐系统
  • 消费电子
设计资源
设计和集成文件
  • Schematic
  • Bill of Materials
  • Layout Files
  • Assembly Drawing
Download Design Files (3 kB)
评估硬件
Part numbers with "Z" indicate RoHS Compliance.
评估此款电路所需的评估板
  • EVAL-ADAU1446EBZ ($ 699.00) SigmaDSP Digital Audio Processor with Flexible Audio Routing Matrix
查看库存和订购

电路功能与优势

图1所示电路允许两个iMEMS数字麦克风通过单条数据线与一个音频处理器接口。 ADMP441 由一个MEMS麦克风元件和一个I2S输出ASIC组成,这使得立体声麦克风可以用于音频系统中,麦克风与处理器之间无需编解码器。ADI公司的MEMS麦克风具有高信噪比(SNR)和平坦的宽带频率响应,堪称高性能、低功耗应用的绝佳选择。

最多两个ADMP441麦克风可以输入到SigmaDSP音频处理器 ADAU1446 的单条数据线。ADAU1446最多可以设置9路串行数据输入,因此单个音频处理器最多支持18个ADMP441。

图1. 麦克风与SigmaDSP音频处理器的连接(原理示意图,未显示电源去耦和所有连接)

电路描述

ADMP441麦克风连接到ADAU1446的SDATA_IN引脚。本电路需要的无源元件是电容和电阻:每个ADMP441需要一个0.1 μF旁路电容;SD线需要一个大下拉电阻(100 kΩ),用以在ADMP441的输出驱动器处于三态时给电容放电。去耦电容应尽可能靠近ADMP441 VDD引脚(引脚7)放置。

图2. SigmaStudio串行输入端口配置:ADMP441麦克风输入至ADAU1446

麦克风的VDD与ADAU1446的3.3 V IOVDD应由相同的电源供电。虽然ADMP441可以采用1.8 V至3.3 V的VDD工作,但ADAU1446的IOVDD必须是3.3 V。

为实现I2S数据流,ADMP441与ADAU1446之间需要连接三个信号:帧时钟、位时钟和数据。表1给出了使用ADAU1446串行数据输入端口0时的连接。

equation

两个ADMP441的L/R引脚应采用相反设置,一个上拉至VDD,另一个下拉至地。当下拉至GND时,从麦克风的I2S接口左通道输出数据;当上拉至VDD时,从麦克风的I2S接口右通道输出数据。

ADMP441通过将CHIPEN引脚拉高而使能,此引脚既可以直接连接到麦克风的VDD,使麦克风在有电时始终保持使能状态,也可以连接到ADAU1446的GPIO,以便SigmaDSP能够使能和禁用麦克风。

ADMP441的灵敏度为−26 dBFS。在多数应用中,麦克风输出需要将一些增益增加到ADAU1446的信号流中。对于120 dB SPL的满量程信号,SigmaDSP内核最多可以给输入信号增加24 dB的增益而不会发生削波。如果将增益增加给SigmaDSP中的信号,则处理器的输出仍然必须以0 dBFS为限。

寄存器设置
必须设置ADAU1446的寄存器0xE000,以便使能其串行输入端口处理I2S输入。如果此寄存器设置为0xA4 0x00,则串行输入端口0的配置如下:

  • 使能时钟输出。
  • 50%占空比时钟。
  • 48 kHz主时钟。
  • 数据在BCLK的下降沿改变,在BCLK的上升沿输入。
  • LRCLK极性设置为左通道低电平、右通道高电平。
  • 24位I2S数据格式。

图2所示为SigmaStudio串行输入端口寄存器控制的屏幕截图。

这里说明的寄存器设置是针对使用串行输入端口0和时钟输入0的情况,但这些设置也可以应用于9个串行输入端口中的任何一个。串行输入1至8通过寄存器0xE001至0xE008控制。如有串行输入端口连接到其它ADMP441麦克风,则相应的寄存器应按照以上就串行输入端口0所述的方式进行设置。

在SigmaStudio原理图中,来自串行输入端口0的数据是在输入单元的引脚0和1上。左通道数据在引脚0上,右通道数据在引脚1上。图3所示为一个简单的SigmaStudio原理图,两个音频通道经过音量控制后连接到输出端。

图3. SigmaStudio原理图:立体声输入,使用串行输入端口0

电路评估与测试

可以使用ADMP441和ADAU1446的评估板,并利用板上的接头轻松进行连接。

设备要求
SigmaStudio GUI软件对PC的要求如下:Windows® 7、Windows Vista、Windows XP Professional或Home Edition (SP2);128 MB RAM(推荐256 MB);50 MB可用硬盘空间;1024 × 768屏幕分辨率;USB 2.0数据端口。

此外,还需要ADAU1446评估板(EVAL-ADAU1446EBZ)和ADMP441评估板(EVAL-ADMP441-FLEX)。

开始使用
EVAL-ADMP441Z-FLEX 有8条输出线,包括VDD、地、数据和时钟。VDD线应连接到 EVAL-ADAU1446EBZ上的IOVDD。ADMP441评估板的串行数据端口信号(SD、WS和SCK)可以连接到接头J21上的适当串行数据输入端。

EVAL-ADAU1446EBZ评估板的完整文档参见 用户指南UG-032

EVAL-ADMP441Z-FLEX评估板的完整文档参见 用户指南UG-303

使用SigmaStudio™软件来设置和调整ADAU1446的寄存器及SigmaDSP内核。欲下载SigmaStudio,请访问: www.analog.com/sigmastudiodownload

功能框图
ADAU1446评估板文档提供系统设置说明,以及完整的电路板原理图。所需的唯一外部连接是与PC和ADAU1446音频输出的USB连接。

设置与测试
有关电路描述、跳线设置、配置和测试的更多详细信息,请参阅EVAL-ADAU1446EBZ评估板文档。

常见变化

音频处理器
也可以用 ADAU1442ADAU1445 代替 ADAU1446来设置本电路。这些处理器的区别在于:ADAU1446没有异步采样速率转换器(ASRC),ADAU1442和ADAU1445则有不同数量的ASRC通道。如果麦克风需要以不同的采样速率工作,或者需要将多个I2S主器件连接到处理器,就可以使用这些带ASRC的处理器。ADAU1442、ADAU1445和ADAU1446全部引脚兼容。

麦克风
只需移除一个ADMP441麦克风,就能设置一个使用单个ADMP441的单声道麦克风电路。在单声道配置中,其它连接保持不变。

其它ADMP441麦克风可以像第一对立体声配置一样,连接到ADAU1446的串行输入端口。

此电路中所用产品:

产品 描述 可提供样片的产品型号
ADAU1446 SigmaDSP® 数字音频处理器,内置灵活的音频路由矩阵 ADAU1446YSTZ-3A
评估硬件
评估此款电路所需的评估板
产品型号 描述 报价 RoHS 查看库存/
购买/样片
EVAL-ADAU1446EBZ SigmaDSP Digital Audio Processor with Flexible Audio Routing Matrix $ 699.00 Yes
所示报价为单片价格。所列的美国报价单仅供预算参考,指美元报价(每片美国离岸价),如有修改,恕不另行通知。由于地区关税、商业税、汇率及手续费原因,国际报价可能不同。
沪ICP备09046653号
评价这款电路 X
content here.
content here.

评价这款电路

关闭