摘要
本应用手册介绍了 TLV320ADCx140/PCMx140-Q1 系列器件的抽取滤波器链中的可用处理块。本文档还说明了各种处理块支持的配置，具体配置取决于采样率和通道数。
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1 引言
TLV320ADCx140/PCMx140-Q1 是四通道音频模数转换器系列，包括一个高度灵活的信号链和可编程数字处理块，因此适用于各种应用。数据表提供了对所有器件特性的概述。图 1-1 显示了信号处理链。该器件可以支持 4 个模拟麦克风通道、8 个数字 PDM 麦克风通道或模拟和数字麦克风通道的组合。图 1-1 中显示的抽取滤波器、数字加法器和混频器块以及双二阶滤波器具有高度可配置性，因此适用于不同的应用场景。此外，该器件还支持模拟麦克风通道上的自动增益控制器 (AGC) 块和动态范围增强器 (DRE) 块。这些数字特征都共享相同的固定处理资源。因此，启用的通道数量、每个通道的性质（模拟或数字）以及采样率决定了处理块和滤波器的配置可能性。
图 1-1 TLV320ADCx140/PCMx140-Q1 通道信号链处理流程图TLV320ADCx140/PCMx140-Q1 器件系列支持两组采样率。一组采样率范围为 8kHz 至 768kHz，涵盖 48kHz 的 9 个约数和倍数。另一组采样率范围为 7.35kHz 至 705.6kHz，涵盖 44.1kHz 的约数和倍数。本应用手册仅涉及 48kHz 采样率组，但相应的内容适用于 44.1kHz 采样率组。例如，8kHz 采样率支持的功能也受到 7.35kHz 采样率的支持。
下一节将介绍处理块、配置选项和支持它们的输入通道以及支持的采样率。后续部分将介绍不同的采样率支持的通道组合，以及给定通道组合支持的处理块。
2 TLV320ADCx140/PCMx140-Q1 的处理块
以下各节介绍了使用以下功能所需的器件配置：
- 抽取滤波器
- AGC 或 DRE
- 可编程双二阶滤波器
- 加法器
- 数字混频器
2.1 抽取滤波器响应
抽取滤波器处理来自模拟通道中多位 Δ-Σ 调制器的过采样数据或来自数字麦克风的过采样 PDM 流，并以 FSYNC 率生成输出 PCM 样本。可以通过配置 DECI_FILT、P0_R107_D[5:4] 寄存器位来选择抽取滤波器选项。表 2-1 显示了录音通道抽取滤波器模式选择的配置寄存器设置。它可以设置为线性相位、低延迟或超低延迟。
| P0_R107_D[5:4]：DECI_FILT[1:0] | 抽取滤波器模式选择 |
|---|---|
| 00（默认值） | 线性相位抽取滤波器 |
| 01 | 低延迟近似线性相位抽取滤波器 |
| 10 | 超低延迟抽取滤波器 |
| 11 | 保留 |
2.2 AGC 或 DRE
模拟通道包括两个附加处理块：
- 自动增益控制 (AGC) 是一种动态控制 ADC 通道增益以保持标称恒定输出电平的算法。所有 TLV320ADCx140/PCMx140-Q1 器件型号都提供 AGC。
- 动态范围增强器 (DRE) 是一种算法，可动态调整 ADC 通道的 PGA 增益，以提高动态范围。TLV320ADC5140 和 TLV320AD6140 器件上提供了 DRE。
一次只能启用其中的一个处理块。可以通过将 DSP_CFG1 (P0_R108_D[3]) 中的 DRE_AGC_SEL 位设置为 1 来启用这些块。表 2-3 给出了 AGC_SEL 定义。
| P0_R106_D[3]：AGC_SEL[1:0] | AGC 或 DRE 选择 |
|---|---|
| 0（默认值） | 未选择 AGC（为 TLV320ADC5140 和 TLV320ADC6140 选择了 DRE）。 |
| 1 | 已选择 AGC（未选择 DRE）。 |
2.2.1 支持的采样率
16kHz 至 192kHz 采样率支持 AGC 或 DRE。8kHz、384kHz 和 768kHz 采样率不支持 AGC 或 DRE。对于不受支持的采样率，请勿更改 DRE_AGC_SEL 位的值。
2.2.2 通道分配
仅模拟通道提供 AGC 或 DRE。为输入通道 1 和 2 分配了模拟通道。表 2-4 显示了启用 AGC 或 DRE 时器件支持的最大模拟通道数。
| 采样速率 (kHz) | 启用 AGC/DRE 时支持的通道数 |
|---|---|
| 16 | 2 |
| 24 | 2 |
| 32 | 2 |
| 48 | 2 |
| 96 | 2 |
| 192 | 1 |
2.3 通道加法器、数字混频器和双二阶滤波器
该器件支持一个四通道混频器、单通道求和模式和每个通道最多三个双二阶滤波器。8kHz 至 192kHz 范围内的所有采样率都支持这些功能。有关加法器和混频器模式配置的详细信息，请参阅表 2-5。可编程混频器功能仅在 CH_SUM[2:0] 设置为 2'b00 时可用。只有输入通道 1 至通道 4 支持混频器功能。
可以使用 P0_R108:BQ_CFG 位来设置每个通道的双二阶滤波器数量，如表 2-6 所示。有关双二阶滤波器配置的更多信息，请参阅 TLV320ADCx140/PCMx140-Q1 可编程双二阶滤波器配置和应用 应用手册。
| P0_R107_D[3:2]：CH_SUM[1:0] | 输入通道的通道加法模式 |
|---|---|
| 00（默认值） | 禁用通道加法模式（启用数字混频器）。 |
| 01 | 输出通道 1 =（输入通道 1 + 输入通道 2）/2 |
| 输出通道 2 =（输入通道 1 + 输入通道 2）/2 | |
| 10 | 保留 |
| 11 | 保留 |
| P0_R108_D[6:5]：BQ_CFG[1:0] | 双二阶滤波器配置 |
|---|---|
| 00（默认值） | 每个通道 0 个双二阶滤波器；禁用所有双二阶滤波器。 |
| 01 | 每个通道 1 个双二阶滤波器 |
| 10 | 每个通道 2 个双二阶滤波器 |
| 11 | 每个通道 3 个双二阶滤波器 |
表 2-7 列出了可用于给定输入通道的处理块。这些分配是固定的，无法更改。双通道加法器模式可用于前两个通道，无法分配给通道 3 和 4，即使某些其他通道被禁用也是如此。其中对于所有四个通道，提供四通道混频器和每通道三个双二阶滤波器。输入通道 1 和 2 支持的功能最多，而通道 3 和 4 支持的功能最少。
| 后处理块 | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| 双通道加法器 | √ | √ | x | x |
| 四通道混频器 | √ | √ | √ | √ |
| 提供双二阶滤波器 | 3 | 3 | 3 | 3 |
3 不同采样率支持的处理块
本节介绍了可用于不同采样率的特定处理块。
3.1 采样率为 8 kHz
8kHz 采样率仅支持线性相位（默认）抽取滤波器响应。支持的处理块包括双二阶滤波器、数字混频器和通道加法器。8kHz 采样率不支持 AGC 或 DRE 块。双二阶滤波器、通道加法器和数字混频器块在其各自的输入通道上均受支持（表 2-7）。
图 3-1 显示了 8kHz 采样率可以支持的模拟通道和数字通道组合。例如，我们可以看出，对于两个模拟通道（第三列），最多可以支持两个数字通道，而对于一个模拟通道，只能支持两个数字通道。单元格条目指示该通道组合可用的双二阶滤波器数量。例如，对于两个模拟麦克风和两个数字麦克风的组合，每个通道可以支持三个双二阶滤波器。
图 3-1 8kHz 至 48kHz 范围内的采样率支持的通道组合