首页 / 电子技术

W681360是一个通用的单通道13位线性pcm编解码器

2023-06-08 01:53:00

一般说明
W681360是一个通用的单通道13位线性pcm编解码器，具有2s补码数据格式。它由一个+3V电源供电，有20针SOG（SOP）、SSOP和TSSOP封装选项。该设备的主要功能是语音信号的数字化和重建，包括pcm系统所需的频带限制和平滑。W681360的性能是在工业温度范围-40℃到+85℃之间指定的。
W681360包括一个片上精密电压基准。模拟部分采用全差分，降低了噪声，提高了电源抑制率。vag参考管脚允许将产生参考电压的内部电路解耦到vss电源接地，当外部模拟信号参考vss时，最小化模拟电路上的时钟噪声。
数据传输协议支持pcm应用的长帧和短帧、同步和异步通信。w681360接受256khz到4.800mhz之间的8个主时钟速率，片上预定标器自动确定所需内部时钟的除法比。另外一个片上功率放大器能够将300负载差分驱动至3.544V峰间电平。
对于快速评估，可提供开发工具包（W681360DK）。
为了快速成型，还提供了一个低成本评估委员会（W681360ES）。
特征
单+3V电源（2.7V至5.25V）–典型功耗：9.8MW待机功耗：3μW
功耗：0.09微瓦
低噪声全差分模拟电路设计
13位线性A/D&D/A转换，采用2s补码数据格式
符合ITU G.712的编解码器A/D和D/A滤波
8个256kHz的主时钟频率
4.800兆赫
串行pcm端口上的256khz–4.8mhz位时钟速率
600（436mVrms）时-5 dBm TLP的片内精度基准为0.886 V；可编程接收增益：0至-21dB in3dB步长
工业温度温度范围（–40℃至+85℃）
20针SOG（SOP）、SSOP和TSSOP以及QFN-32L包装
提供无铅/RoHS包装选项的应用程序
VoIP、网络语音设备
数字电话和通信系统
无线语音设备
DECT/数字无绳电话
宽带接入设备
蓝牙耳机
光纤到路缘石设备
企业电话
数字语音记录器
方块图

QQ图片20190912090728.webp

功能描述
W681360是用于声带应用的单轨单通道PCM编解码器。编解码器符合ITU-T G.712建议的规范。第3节中的编解码器框图说明了w681360的主要组件。该芯片由pcm接口组成，可以处理长帧和短帧同步格式。芯片的预定标器提供内部时钟信号，并将编解码器采样率与外部帧同步频率同步。电源调节块为数字和模拟部分提供内部电源，而电压参考块为模拟信号处理提供精确的模拟接地电压。
模拟-数字转换器（adc）和数字-模拟转换器（dac）的校准电平均参考μ-定律，在相同的位电压下对过零点进行加权，导致0dbm0校准电平低于峰值正弦电平3.2db，然后根据0.886v的参考电压进行限幅。600Ω时，电平为0.436 Vrms或-5dBm。
W681360信号路径

QQ图片20190912090943.webp

传输路径
编解码器a-d路径的第一级是具有外部可配置增益设置的模拟输入运算放大器。差分模拟输入可应用于输入ai+和ai-。或者，输入放大器可以断电，并且可以将单端输入信号应用于ao管脚或ai管脚。输入放大器可以通过将ai+引脚连接到
还确定AO或AI+是否被选为输入的VDD或VSS。当输入运算放大器断电时，AO引脚变为高输入阻抗。
输入放大器工作模式
当输入放大器断电时，AO或AI-处的输入信号应参考模拟接地电压VAG。
输入运算放大器的输出首先通过低通滤波器馈送，以防止开关电容器3.4khz低通滤波器处的混叠。随后，3.4khz开关电容低通滤波器带宽限制输入信号远低于4khz。4kHz以上的信号将以8kHz的采样率进行混叠。具有200hz截止频率的高通滤波器可防止直流耦合。所有滤波器均根据G.712 ITU-T规范设计。高通滤波器可根据HB引脚上的逻辑电平旁路。如果去除高通，装置的频率响应将向下延伸至直流。
滤波后，将信号数字化为13位线性pcm码，并以外部帧同步fst提供的采样率馈送至pcm接口进行串行传输。
输入运算放大器增益
输入运算放大器的增益可以使用外部电阻进行调节。对于单端输入操作，增益由简单的电阻比给出。

输入运算放大器增益-单端输入
对于差分输入操作，外部电阻网络更复杂，但增益以相同的方式表示。当然，与相应的单端输入相比，差分输入还具有固有的6db优势。
输入运算放大器增益-差分输入
对于麦克风接口电路，运算放大器的增益通常设置为30db。然而，增益可用于30分贝以上，但这将需要一个紧凑的布局，最小的跟踪长度和良好的隔离噪声源。此外，还建议布局尽可能对称，不平衡工作，以抵消噪声的优势，差分设计。
接收路径
d-to-a路径的13位数字输入样本由pcm接口串行移位并转换为并行数据位。在帧同步fsr的每个周期中，并行数据位通过13位线性dac馈送并转换为模拟采样。根据itu-t g.712规范，模拟样品通过截止频率为3.4khz的低通平滑滤波器进行滤波。sin（x）/x补偿与低通平滑滤波器集成。该滤波器的输出被缓冲以提供接收输出信号ro-。当设备处于接收路径调整模式时，输出也可以衰减。如果设备在fst引脚时钟和fsr引脚保持低的情况下运行半通道，则接收滤波器输入将连接到vag电压。当通过对fsr管脚计时恢复全通道操作时，这将使ro管脚处的瞬态最小化。
反渗透输出可以外部连接到PAI引脚，以提供在PAO+和PAO引脚具有高驱动能力的差分输出。通过使用外部电阻，可以实现该输出放大器的各种增益设置。如果发射功率放大器不在使用中，可以通过将PAI连接到VDD来关闭它。pao+和pao-输出的偏置电压和信号参考是vag管脚。vag管脚不能像这些管脚那样产生或吸收电流，因此必须在pao+和pao-之间放置低阻抗负载。pao+和pao-差动驱动器还能够驱动100Ω电阻负载或100 nF压电传感器，与20Ω电阻串联，失真略有增加。当pao-的增益设置为1/4或更小时，这些驱动器可用于驱动32Ω的电阻负载。

电源管理
模拟和数字电源
W681360的模拟和数字部分的电源必须为2.7V到5.25V。此电源电压连接到VDD引脚。VDD管脚需要通过0.1μF陶瓷电容器与接地分离。
模拟接地参考旁路
该系统有一个内部精密电压基准，产生vdd/2中间电源模拟接地电压。该电压需要通过0.1μf陶瓷电容器与VREF引脚处的vss分离。
模拟接地参考电压输出
模拟接地参考电压可用于VAG引脚的外部参考。该电压需要通过0.01μf陶瓷电容器与vss分离。模拟接地参考电压由VREF引脚上的电压产生，也用于内部信号处理。
pcm接口
pcm接口由引脚bclkr、fsr、bclkt和fst控制。输入数据通过pcmr管脚接收，输出数据通过pcmt管脚发送。
长帧同步或短帧同步接口模式可通过将BCLKR或BCLKT引脚连接到256kHz至4.800MHz时钟，并将FSR或FST引脚连接到8kHz帧同步来选择。该设备在帧同步信号的正边缘同步pcm接口的数据字和编解码器采样率。当fst管脚在bclkt管脚的位时钟的两个连续下降沿上保持高电平时，可以识别长帧同步。当插脚fst处的帧同步信号对于bclkt插脚处的位时钟的一个且仅一个下降沿为高时，识别短帧同步模式。
长帧同步
当fst管脚在bclkt管脚的位时钟的两个连续下降沿上保持高电平时，设备识别长帧同步。帧同步脉冲的长度可以在帧之间变化，只要每125μs出现一次正的帧同步边缘。在长帧同步模式下的数据传输期间，当帧同步信号fst高或当正在传输13位数据字时，传输数据pin pcmt将变为低阻抗。当发送数据时帧同步信号fst变低或当发送一半lsb时，发送数据pin pcmt将变为高阻抗。内部决策逻辑将基于前一帧同步脉冲来确定下一帧同步是长帧同步还是短帧同步。为了避免总线冲突，pcmt管脚在每次断电状态后将高阻抗两个帧同步周期。

长帧同步pcm模式
短帧同步
当插脚fst处的帧同步信号对于bclkt插脚处的位时钟的一个且仅一个下降沿为高时，w681360在短帧同步模式下工作。在随后的位时钟上升沿上，w681360开始在pcmt管脚上计时数据，这也将从高阻抗状态变为低阻抗状态。数据传输管脚pcmt将在lsb的中途返回高阻抗状态。w681360的短帧同步操作基于13位数据字。当在pcmr管脚上接收数据时，数据在与帧同步信号一致的下降沿之后的第一下降沿上打卡。内部决策逻辑将基于前一帧同步脉冲来确定下一帧同步是长帧同步还是短帧同步。为了避免总线冲突，pcmt管脚在每次断电状态后将高阻抗两个帧同步周期。短帧同步模式如下所示。在接口定时部分可以找到更详细的定时信息。
短帧同步（发送和接收有单独的时钟）
特殊16位接收模式
符号扩展模式计时
当所有其他时钟正常计时时，通过对bclkr引脚应用逻辑“0”进入符号位扩展模式。在标准13位模式下，第一位是符号位。在此模式下，设备发送和接收16位数据，其中符号位扩展到前四个数据位。此模式的动力系统控制模块正时如下所示。
多氯联苯
符号扩展（bclkr=0）
发送和接收都使用bclkt，前四个数据位是符号位。
符号扩展模式
接收增益调整模式定时
当所有其他时钟正常计时时，通过对bclkr引脚应用逻辑“1”进入接收路径调整模式。在此模式中，设备接收16位数据，其中最后三位是用于编程上述接收增益调整衰减的系数。此模式的动力系统控制模块正时如下所示。
多氯联苯
接收增益调整（bclkr=1）
发送和接收都使用bclkt。fst可能发生在与fsr不同的时间。位14、15和16被时钟送入pcmr，用于接收模拟输出的衰减控制。
接收增益调整定时模式
系统计时
系统可以工作在256kHz、512kHz、1536kHz、1544kHz、2048kHz、2560kHz、4096kHz和4800kHz的主时钟速率。系统时钟通过主时钟输入mclk提供，如果需要，可以从位时钟导出。内部预定标器用于为内部编解码器生成固定的256khz和8khz采样时钟。预定标器测量主时钟频率与帧同步频率，并相应地设置除法比。如果在MCLK和BCLK引脚时钟信号仍然存在的整个帧同步周期内，两个帧同步都很低，则
W681360将进入低功耗待机模式。关闭电源的另一种方法是将pui pin设置为低。当系统需要再次通电时，需要将pui pin设置为高，并且需要存在发送帧同步脉冲。在pin pcmt变为低阻抗之前，需要两个发送帧同步周期。
片上功率放大器
片上功率放大器通常用于驱动外部扬声器。功率放大器的反向输入在pin pai上可用。非反向输入在内部与VAG相连。逆变输出pao-用于向pai引脚提供反馈信号，以设置功率放大器输出（pao+和pao-）的增益。这些推挽输出能够驱动300Ω负载
V峰。
将PAI连接到VDD将关闭功率驱动放大器，PAO+和PAO-输出将具有高阻抗。