ZHDA164 June   2026 PCM4220 , PCM4222 , TLV320ADC6120 , TLV320ADC6140

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2详细说明
    1. 2.1 为什么会有空闲音?
    2. 2.2 如何改善音频带内的空闲通道频谱
      1. 2.2.1 示例 1 – TLV320ADC6120
      2. 2.2.2 示例 2 – PCM4222
  6. 3总结
  7. 4参考资料

为什么会有空闲音?

图 2-1 展示了一个简单的一阶Δ-Σ调制器,其输出为 1 位。积分器的输出通过一个比较器(或 1 位 ADC)进行量化。该输出通过一个 1 位 DAC 反馈到输入信号。该误差信号作为积分器的输入。

 Δ-Σ 调制器图 2-1 Δ-Σ 调制器

这种转换的速率远高于 ADC 自身的整体采样率。这带来了以下好处:

  1. 放宽了抗混叠滤波器的带宽要求,因为滤波器的带宽可以高于 ADC 的奈奎斯特带宽。
  2. 由于将比较器输出进行平均/抽取至 ADC 的采样率,噪声得以降低。

在接近空闲的输入 (0V) 条件下,比较器级的输出会呈现重复的 0101…模式,这会在频率为 F m o d 2 处产生一个尖峰(Fmod 为调制器的采样频率)。当存在非理想特性时,例如:

  1. 输入路径中的失调(由失配引起)
  2. Fmod 对参考电压的调制

这些尖峰的频率会变为 F m o d ± Δ f 2 ,其中 Δf 是由这些非理想特性引起的频率变化。当这些尖峰被抽取到输出采样率 Fs 时,会导致在 ADC 的可听频带内出现“空闲音”。

尽管积分噪声仍可能较低且符合规格,但在某些应用中,输出会在后处理之前被放大或送入扬声器放大器,此时高于实际噪声底噪的杂散音仍然是不希望出现的伪像。虽然现代音频 ADC 采用多位 Δ-Σ 调制器以获得更好的噪声性能,但在空闲输入下,重复模式仍然会在音频范围内产生杂散音。

不过,当输入为变化信号时,这些重复模式就不会出现。图 2-2 展示了 TLV320ADC6120 ADC 在以下情况下的 FFT 频谱:(a) 输入空闲时;(b) 输入为 -60dBFS、1kHz 正弦信号时。图 2-3 展示了 PCM4222 ADC 在相同输入条件下的 FFT 频谱。

图 2-2图 2-3 可以清楚地看到,当输入信号幅度低至 -60dBFS 时,这些杂散音就会消失。

 TLV320ADC6120 的 FFT 频谱图 2-2 TLV320ADC6120 的 FFT 频谱
 PCM4222 的 FFT 频谱图 2-3 PCM4222 的 FFT 频谱