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采樣率為192kHz的24位AD轉換器CS5361原理及應用
摘要：CS5361是CRYSTAL公司推出的192kHz采樣率、多位（24位）音頻Δ－ΣA/D轉換器，它具有雙通道輸入、采樣率高、動態范圍大等特點，非常適合于高端音響或其它領域的應用。文中介紹了CS5361的主要特點、工作原理，并給出了它的典型應用實例。１ ＣＳ５３６１的主要特性
ＣＳ５３６１是ＣＲＹＳＴＡＬ公司推出的１１４ｄＢ、１９２ｋＨｚ數據輸出率的２４位Δ－Σ結構音頻ＡＤ轉換器，其主要特性如下：
●采用多位Δ－Σ結構；
●具有２４位轉換精度；
●１１４ ｄＢ動態范圍；
●總諧波失真＋噪聲優于－１０５ ｄＢ；
●系統采樣率高達１９２ｋＨｚ；
●功耗小于１５０ｍＷ?
●內部帶有高通濾波電路或直流失調電壓標定電路；
●內帶線性相移數字抗混濾波器；
●支持５Ｖ到２．５Ｖ邏輯電平；
●采用差動輸入結構；
●具有溢出檢測功能；
●采用２４腳ＳＯＩＣ或ＴＳＳＯＰ封裝形式。
ＣＳ５３６１是供數字音頻系統使用的完整的模數轉換器，可完成采樣、模數轉換、抗混濾波等功能，并最終產生以串行模式輸出的、對應于左右兩個輸入通道信號的２４位采樣數據，而且其最高數據輸出率可高達１９２ｋＨｚ。
ＣＳ５３６１芯片采用具有優良噪聲抑制能力的差動輸入結構，并采用５階多位Δ－Σ調制器，同時帶有數字濾波器和抽樣器，從而避免了需要外部抗混濾波器的麻煩。
２ ＣＳ５３６１的引腳排列及功能
ＣＳ５３６１采用２４腳ＳＯＩＣ或ＴＳＳＯＰ封裝，引腳排列圖如圖１所示。芯片內部結構圖如圖２所示。各引腳的功能如下：
ＲＳＴ：低功耗模式選擇端，低電平有效；
Ｍ／ Ｓ：主、從模式選擇引腳，該腳為低電平時，芯片為從工作模式；
ＬＲＣＫ：該端可用于決定當前串行數據屬于左通道還是右通道；
ＳＣＬＫ：串行移位時鐘端口；
ＭＣＬＫ：調制器和數字濾波器的時鐘源；
ＶＤ：芯片數字電源；
ＧＮＤ：地參考，必須與模擬地相連；
ＶＬ：數字輸入輸出部分電源；
ＳＤＯＵＴ：串行數據信號輸出端；
ＭＤＩＶ：時鐘分頻端，該腳為高電平時，主時鐘被２分頻；
ＨＰＦ：高通濾波器允許端，該腳為低電平時，高通濾波器工作；
Ｉ２Ｓ／ＬＪ：數據輸出格式選擇端，該腳為高電平時，輸出格式為Ｉ２Ｓ，否則為左對齊輸出格式；
Ｍ０、Ｍ１：操作模式選擇端；
ＯＶＦＬ：左右通道溢出指示腳；
ＡＩＮＬ＋，ＡＩＮＬ－，ＡＩＮＲ＋，ＡＩＮＲ－：分別為左右通道模擬信號的＋、－輸入端；
ＶＡ：＋５Ｖ模擬電源輸入端；
ＶＱ：內部靜態參考電壓，使用時應連接濾波器；
ＲＥＦＧＮＤ：內部采樣電路參考地；
ＦＩＬＴ＋：內部采樣電路參考電壓。
３ 基本工作原理
ＣＳ５３６１轉換器工作時，應根據工作的具體需要確定工作模式、操作模式、輸出格式、高通濾波模式等工作參數，下面分別介紹這些參數的意義及設置方式。
３．１ 操作模式及采樣率范圍選擇
ＣＳ５３６１轉換器的Ｍ１、Ｍ０引腳狀態可用于決定芯片的操作模式，通過設置適當的操作模式，可使ＣＳ５３６１的輸出采樣率（ＦＳ）在２ｋＨｚ到１９２ｋＨｚ之間進行選擇。每種操作模式對應的采樣率范圍如表１所列。
表1 工作模式與輸出采樣率范圍對應表
對于每種操作模式，芯片的性能可能略有差異，例如，工作在單速模式時，ＣＳ５３６１的數字濾波器的通帶為０～０．４７ＦＳ，阻帶大于０．５８ＦＳ，阻帶衰減優于９５ｄＢ，濾波器群延時為１２／ＦＳ（Ｓ）；工作在倍速模式時，ＣＳ５３６１的數字濾波器的通帶為０～０．４５ＦＳ，阻帶大于０．６８ＦＳ，阻帶衰減優于９２ｄＢ，濾波器群延時為９／ＦＳ（Ｓ）；工作在四速模式時，ＣＳ５３６１的數字濾波器的通帶為０～０．２４ＦＳ，阻帶大于０．７８ＦＳ，阻帶衰減優于９７ｄＢ，濾波器群延時為５／ＦＳ（Ｓ），因此，應根據實際需要適當選擇ＣＳ５３６１的操作模式。
３．２ 系統時鐘ＭＣＬＫ和ＭＤＩＶ狀態
當ＣＳ５３６１的操作模式確定后，系統時鐘和ＭＤＩＶ的狀態將決定具體的輸出采樣率（ＦＳ）、左右通道時鐘ＬＲＣＫ和串行移數時鐘頻率（ＳＣＬＫ）。
對于單速模式，其采樣率范圍為２～４８ｋＨｚ，因此，當ＭＤＩＶ為０時， ＭＣＬＫ的范圍應為５１２ｋＨｚ～１２２８８ｋＨｚ；而當ＭＤＩＶ為１時， ＭＣＬＫ的范圍應為１０２４ｋＨｚ～２４５７６ｋＨｚ；
對于倍速模式，采樣率范圍為４８～９６ｋＨｚ，故在ＭＤＩＶ為０時， ＭＣＬＫ的范圍應為６１４４ｋＨｚ～１２２８８ｋＨｚ；為１時ＭＣＬＫ的范圍應為１２２８８ｋＨｚ～２４５７６ｋＨｚ；
對于四速模式，由于其采樣率范圍為９６～１９２ｋＨｚ?因此，當ＭＤＩＶ為０時，ＭＣＬＫ的范圍應為６１４４ ｋＨｚ～１２２８８ｋＨｚ；而當ＭＤＩＶ為１時， ＭＣＬＫ的范圍則應為１２２８８ｋＨｚ～２４５７６ｋＨｚ。
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