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STA321

STA321

  • 厂商:

    STMICROELECTRONICS(意法半导体)

  • 封装:

    LQFP64_EP

  • 描述:

    音频 全集成处理器 8 通道 64-LQFP-EPD(10x10)

  • 数据手册
  • 价格&库存
STA321 数据手册
STA321 4-channel digital audio system with FFX™ driver Features „ High efficiency FFX™ class-D modulator „ 100-dB dynamic range „ Two stereo channels with I2S input/output data interface „ 16-bit stereo ADC input with PGA and microphone biasing „ Analog and digital muxing/mixing capability „ 4-channel input sample rate converter (8 kHz to 192 kHz) „ Four channels of 24-bit audio processing „ Flexible channel mapping and routing „ Output configurations: – 2.0 – 2.1 – 4.0 – Mono „ Embedded CMOS bridge: up to 0.5 W/channel „ pfStart™ for pop-free single-ended operations „ Play and record simultaneous operation „ Pre and post mix stages „ Individual channel and master gain/attenuation Table 1. LQFP-64 package with exposed pad down (EPD) „ Digital gain/attenuation -105 dB to +36 dB in 0.5-dB steps „ Soft volume update and muting „ DC-blocking selectable high-pass filter „ Selectable de-emphasis filter „ Up to 13 28-bit user programmable biquads (EQ) per channel „ Bass/treble tone control „ Ternary, binary or phase shift modulation „ PWM output „ Headphone output with jack detector „ I2C control. Device summary Order code Temperature range Package Packaging STA321 0 to 70 °C LQFP-64 EPD Tray STA321TR 0 to 70 °C LQFP-64 EPD Tape and reel October 2009 Doc ID 15351 Rev 3 1/157 www.st.com 1 Contents STA321 Contents 1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3 Electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4 3.1 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.2 Recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.3 Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.4 Embedded crystal oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.5 Embedded DC regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Power-up and power-down sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.1 Device power-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2 Software power-down mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.2.1 4.3 5 Hardware power-down mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.3.1 Mild power-down . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.3.2 Full power-down . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Clock management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.1 System clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5.1.1 6 Configuration example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5.2 Peripheral clock manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.3 Fractional PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.3.1 PLL block description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.3.2 Output frequency computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Digital processing stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 6.1 Signal processing flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 6.2 Sampling rate converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 6.3 Pre-EQ mix 1 and post-EQ mix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 6.3.1 6.4 2/157 Configuration example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Presets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Pre scaler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Doc ID 15351 Rev 3 STA321 Contents 6.4.1 6.5 Equalization, tone control and effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 6.6 Biquads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 6.6.1 Presets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 6.7 High-pass filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 6.8 Deemphasis filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 6.9 Bass and treble control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 6.9.1 6.10 Configuration example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Programmable delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6.10.1 7 Presets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Presets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6.11 Volume and mute control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6.12 Limiter (clamping) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 6.13 FFX channel re-mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 6.14 Memory programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 6.14.1 Writing one coefficient/location to RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 6.14.2 Writing a set of five coefficients/locations to RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 6.14.3 Reading a set of five coefficients/locations from RAM . . . . . . . . . . . . . . 46 6.14.4 RAM mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 FFX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 7.1 Functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 7.2 Modulation schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 7.3 PWM shift feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 7.4 Ternary mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 7.5 Minimum pulse limitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 7.6 Headphone modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 7.7 pfStart™ operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 7.8 PWM00 output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 8 CMOS power stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 9 Fault detection and recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 9.1 External amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 9.2 CMOS bridge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Doc ID 15351 Rev 3 3/157 Contents 10 STA321 ADC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 10.1 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 10.2 Application schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 10.2.1 11 Serial audio interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 11.1 Master mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 11.2 Slave mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 11.3 Serial formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 11.4 12 13 Configuration example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 11.3.1 Right justified . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 11.3.2 Left justified . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 11.3.3 DSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 11.3.4 I2S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 11.3.5 PCM/IF (non-delayed mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 11.3.6 PCM/IF (delayed mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Invalid detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Headphone detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 12.1 Applications circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 12.2 Configuration example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 I2C interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 13.1 Communication protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 13.1.1 Data transition and change . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 13.1.2 Start condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 13.1.3 Stop condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 13.1.4 Data input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 13.1.5 Device addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 13.1.6 Write operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 13.1.7 Read operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 14 Register description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 15 I2C disabled (microless) mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 16 Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4/157 Doc ID 15351 Rev 3 STA321 Contents 17 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 18 Trademarks and other acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 19 Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Doc ID 15351 Rev 3 5/157 List of tables STA321 List of tables Table 1. Table 2. Table 3. Table 4. Table 5. Table 6. Table 7. Table 8. Table 9. Table 10. Table 11. Table 12. Table 13. Table 14. Table 15. Table 16. Table 17. Table 18. Table 19. Table 20. Table 21. Table 22. Table 23. Table 24. Table 25. Table 26. Table 27. Table 28. Table 29. Table 30. Table 31. Table 32. Table 33. Table 34. Table 35. Table 36. Table 37. 6/157 Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Pin list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Power supply pin list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Electrical specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Oscillator specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Power-up signal description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Startup timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Configuration example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Registers for power-down . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Example configurations for power-down. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Frequently used signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Clock control registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Clock characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Register setup to provide sys_clk from MCLK to PLL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Input division factor (IDF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Loop division factor (LDF). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Channel mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 EQ control signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Selecting EQ curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 RAM mapping for processing stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Modulation type with register programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 CMOS bridge signal descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Power output (at 1% THD) in headphone mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Logic circuit at bridge input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Example register settings for ADC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Timing parameters for master mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Timing parameters for slave mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Headphone 1 detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Headphone 2 detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Headphone detection configuration sequence for binary SE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Headphone detection configuration sequence for binary headphone . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Register summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Bass/treble filter gains used in register addresses 0x78 - 0x7F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 LQFP-64L EPD dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Doc ID 15351 Rev 3 STA321 List of figures List of figures Figure 1. Figure 2. Figure 3. Figure 4. Figure 5. Figure 6. Figure 7. Figure 8. Figure 9. Figure 10. Figure 11. Figure 12. Figure 13. Figure 14. Figure 15. Figure 16. Figure 17. Figure 18. Figure 19. Figure 20. Figure 21. Figure 22. Figure 23. Figure 24. Figure 25. Figure 26. Figure 27. Figure 28. Figure 29. Figure 30. Figure 31. Figure 32. Figure 33. Figure 34. Figure 35. Figure 36. Figure 37. Figure 38. Figure 39. Figure 40. Figure 41. Figure 42. Figure 43. Figure 44. Figure 45. Figure 46. Figure 47. Figure 48. STA321 block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Pin out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Test circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Oscillator configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Equivalent circuit of crystal and external components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Embedded DC regulator scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Startup sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Hardware power-done sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Hardware powerdown sequence (mild mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Hardware power-down sequence (full mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Clock management scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 PLL block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Processing flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Processing data multiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 SAI_out data multiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Sample rate converter block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Mixers block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 EQ/tone block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Biquad coefficient selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Biquad filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 High-pass filter frequency response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Deemphasis filter frequency response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Frequency responses of treble control at 1-dB gain steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Frequency responses of bass control at 1-dB gain steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 FFX re-mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Writing RAM location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Writing five contiguous RAM locations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Reading five contiguous RAM locations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 FFX processing schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 PWM modes for outputs A and B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Modulation waveforms corresponding to Table 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 New phase shift modulation with shift feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Ternary modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Modulation for headphones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Digital pop-free ramp implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 CMOS half bridge block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Analog pop-free schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Analog pop-free start-up and switch-off sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ADC front-end block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Typical connections for power supplies and inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 SAI typical sampling rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Timing diagram for master mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Timing diagram for slave mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Right justified serial format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Left justified serial format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 DSP serial format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 I2S serial format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 PCM (non-delayed) serial format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Doc ID 15351 Rev 3 7/157 List of figures Figure 49. Figure 50. Figure 51. Figure 52. Figure 53. Figure 54. Figure 55. Figure 56. 8/157 STA321 PCM (delayed) serial format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Invalid input detection schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Headphone detection circuit for single-ended configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Headphone detection circuit for binary HP configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 I2C write operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 I2C read operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Microless mode block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 LQFP-64L EPD outline drawing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Doc ID 15351 Rev 3 STA321 Overview The STA321 is a single chip solution for digital audio processing applications of up to 4.0 channels. The STA321 is part of the Sound Terminal™ family that together with the digital power stage provides full digital audio streaming to the speaker, offering cost effectiveness, low energy dissipation and sound enrichment. The STA321 input section consists of two multiplexed stereo analog inputs, a 16-bit ADC and two independent digital input interfaces. The serial audio data input interface accepts all possible formats, including the popular I2S format. There is also a digital output interface fed by the ADC or by the digitally processed signals. The device has a full assortment of digital processing features. This includes sample rate converter, pre and post mixing, up to 13 programmable 28-bit biquads (EQ) per channel, bass/treble tone control and DRC. The embedded headphone detector indicates when headphone jack is inserted. The STA321 provides four independent channels of FFX™ output capabilities. In conjunction with a power device, it provides high-quality, high-efficiency, all digital amplification. The embedded CMOS bridge supplies up to 0.5 W into an 8-Ω load and 70 mW into a 16-Ω load for the headphones output. V_BIAS STBY TM STA321 block diagram SDATAO1 SDATAO2 BICLKO LRCLKO Figure 1. EAFTN Serial audio interface Bias EATSN EAPDN VCM VHI VLO EAPWM4 Volume control and saturation Post mixer Equalizer 13 biquad filters 4-channel SRC Pre scaler Serial audio interface PGA Delay EAPWM3 Serial audio interface pre mixer BICLKI1 LRCLKI1 SDATAI1 BICLKI2 LRCLKI2 SDATAI2 INL1 INL2 INR1 INR2 ADC EAPWM2 FFX™ modulator EAPWM1 CMOS headphone bridge OUT1 OUT2 OUT3 PWM00 PGA HP detection . Doc ID 15351 Rev 3 REG_BYP I2CDIS SCL SDA I2C interface Divider ACLK MUTE MCLK XTI PLL CLKOUT Osc XTO HPDET RSTN 1 Overview 9/157 Pin description 2 STA321 Pin description Pin out 2 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 48 47 3 46 4 45 5 44 6 43 7 42 8 STA321 9 41 40 10 39 11 38 12 37 13 36 14 35 15 34 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 33 TM VDDIO2 VDD_REG2 DGND2 I2CDIS ACLK EAPDN EATSN EAFTN EAPWM1 EAPWM2 EAPWM3 EAPWM4 STBY RSTN INL1 CLKOUT SDA MUTE DGND1 REG_BYP VDD_REG1 VDDIO1 V_BIAS AGND VLO VHI AVDD INR1 INR2 VCM INL2 17 16 32 1 64 SCL VCC1 OUT1 GND1 GND2 OUT2 VCC2 VCC3 OUT3 GND3 NC PWM00 NC HPDET GND33 VCC33 63 BICLKO BICLKI1 BICLKI2 LRCLKO LRCLKI1 LRCLKI2 SDATAO1 SDATAO2 SDATAI1 SDATAI2 MCLK XTI XTO NC PGND PVDD Figure 2. Table 2. Pin list Pin Pull 10/157 Name Type Description 1 - SCL In (digital), schmitt tr I2C serial clock, schmitt trigger input 3 - OUT1 Out (analog) HP/line-out PWM 1 6 - OUT2 Out (analog) HP/line-out PWM 2 9 - OUT3 Out (analog) HP/line-out PWM 3 11 - NC - Not connected 12 - PWM00 Out (digital) Auxiliary PWM 13 - NC - Not connected 14 - HPDET In (analog) Headphone detection Doc ID 15351 Rev 3 STA321 Pin description Table 2. Pin list (continued) Pin Pull Name Type Description 17 - CLKOUT Out (digital) Buffered clock output 18 - SDA In/Out (digital) I2C serial data 19 H MUTE In (digital) Mute (active high) 21 - REG_BYPASS In (analog) DC regulator bypass: 0: normal operation, regulator enabled 1: regulator bypassed 24 - BIAS In/Out (analog) ADC microphone bias voltage 26 - VLO In (analog) ADC low reference voltage 27 - VHI In (analog) ADC high reference voltage 29 - INR1 In/Out (analog) ADC right channel line input1 30 - INR2 In/Out (analog) ADC right channel line input2 31 - VCM In/Out (analog) ADC common mode voltage 32 - INL2 In (analog) ADC left channel line input2 or microphone input2 33 - INL1 In (analog) ADC left channel line input1 or microphone input1 34 H RSTN In (digital) Reset: 0: reset state 1: normal operation 35 - STBY In (digital) Standby mode: 0: normal operation 1: power-down 36 - EAPWM4 Out (digital) External amplifier PWM 4B 37 - EAPWM3 Out (digital) External amplifier PWM 4A 38 - EAPWM2 Out (digital) External amplifier PWM 3B 39 - EAPWM1 Out (digital) External amplifier PWM 3A 40 H EAFTN Out (digital) External power fault signal: 0: fault 1: normal operational mode 41 - EATSN Out (digital) External amplifier control: 0: active 1: 3-state 42 - EAPDN Out (digital) External amplifier powerdown (active low) 43 - ACLK In (digital), schmitt tr Reserved pin, connect to ground 44 L I2CDIS In (digital) I2C disable: 0: I2C enabled 1: I2C disabled 48 L TM In (digital) Test mode: 0: normal operation 51 - NC - Not connected Doc ID 15351 Rev 3 11/157 Pin description STA321 Table 2. Pin list (continued) Pin Pull Name Description 52 - XTO Out (digital), 1.8 V Crystal output 53 - XTI In (digital), 1.8 V Crystal input or master clock input 54 - MCLK In (digital), schmitt tr Master clock input 3.3-V compatible, schmitt input 55 - SDATAI2 In (digital) Input serial audio interface data 56 - SDATAI1 In (digital) Input serial audio interface data 57 - SDATAO2 Out (digital) Output serial audio interface data 58 - SDATAO1 Out (digital) Output serial audio interface data 59 - LRCLKI2 In/Out (digital) Input serial audio interface L/R-clock 60 - LRCLKI1 In/Out (digital) Input serial audio interface L/R-clock 61 - LRCLKO In/Out (digital) Output serial audio interface L/R-clock (volume DOWN when I2CDIS=1) 62 - BICLKI2 In/Out (digital) Input serial audio interface bit clock 63 - BICLKI1 In/Out (digital) Input serial audio interface bit clock 64 - BICLKO In/Out (digital) Output serial audio interface bit clock (volume UP when I2CDIS=1) Table 3. Power supply pin list Number 12/157 Type Name Type Description 2 VCC1 Supply CMOS bridge channel 1 supply 4 GND1 Ground CMOS bridge channel 1 ground 5 GND2 Ground CMOS bridge channel 2 ground 7 VCC2 Supply CMOS bridge channel 2 supply 8 VCC3 Supply CMOS bridge channel 3 supply 10 GND3 Ground CMOS bridge channel 3 ground 15 GND33 Ground CMOS bridge level shifter ground 16 VCC33 Supply CMOS bridge level shifter supply 20 DGND1 Ground Digital ground 22 VDD_REG1 Supply DC regulator unit supply 23 VDDIO1 Supply 3.3-V IO supply 25 AGND Ground ADC analog ground 28 AVDD Supply ADC analog supply 45 DGND2 Ground Digital ground 46 VDD_REG2 Supply DC regulator unit supply 47 VDDIO2 Supply 3.3-V IO supply 49 PVDD Supply PLL analog supply 50 PGND Ground PLL analog ground Doc ID 15351 Rev 3 STA321 Electrical specifications 3 Electrical specifications 3.1 Absolute maximum ratings Table 4. Absolute maximum ratings Pin name/Symbol Parameter Negative Positive Unit VDD_REG1, VDD_REG2 Digital supply voltage -0.3 4.0 V VDDIO1, VDDIO2 Digital IO supply voltage -0.3 4.0 V PVDD PLL analog supply voltage -0.3 4.0 V AVDD ADC analog supply voltage -0.3 4.0 V VCC1, VCC2, VCC3 CMOS bridge supply voltage -0.3 4.0 V VCC33 CMOS bridge level shifter power supply -0.3 4.0 V TSTG Storage temperature -40 150 °C TOP Operating junction temperature -20 125 °C Note: All grounds must always be within 0.3 V of each other. 3.2 Recommended operating conditions Table 5. Recommended operating conditions Symbol Parameter Min Typ Max Unit VVDD_REG1, VVDD_REG2 Digital supply voltage 2.5 3.3 3.6 V VPVDD PLL analog supply voltage 2.5 3.3 3.6 V VAVDD ADC analog supply voltage 1.8 3.3 3.6 V VVCC1, VVCC2, VVCC3 CMOS bridge supply voltage 1.55 - 3.3 V VVCC33 CMOS bridge level shifter power supply. Ensure that VVCC33
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