GC8418

GC8418 浙江芯麦科技有限公司 24bit,192kHz 音频接收芯片 概述 GC8418是一款数字音频信号的CMOS单片接收、转换电路，具有八选一输入，输入支持 IEC60958，S/PDIF，EIAJ CP1201和AES3音频接口。GC8418集成了串行数字音频输出接口，集 成了插值滤波器、multi-bit数模转换器、输出模拟滤波器。内部锁相环可以从AES3数据流中 恢复出干净的时钟信号。 GC8418封装形式采用SSOP28，温度支持-40℃到 +85℃。 特点   兼 容 IEC60958，S/PDIF，EIAJ CP1201 和 AES3 协议 +3.3 V 模拟电源 (VA)  +3.3 V 数字电源 (VD)  +3.3 V 或 +5.0 V 数字接口电源 (VL)    8:2 S/PDIF 输入多路选择 硬件模式下可选择 AES/SPDIF 输入  硬件模式下可选择 S/PDIF 输出到 TX   支持三线数字串口 3 种可编程输出管脚 GPO  采样频率范围：32KHz 到 192KHz 低抖动时钟恢复  控制器可通过 PIN 脚读取通道状态与用户数据   支持差分输入  自动检测压缩音频数据流   可解码 CD Q Sub-Code  24bit D/A 转换器  105dB 动态范围 -90dB 总谐波失真+信噪比  片上集成状态数据寄存器 有 MCLK 系统时钟模式 http://www.xinmaizj.com 包装说明 每盘 每盒 每箱 2K 2K 16K V1.1 第 1 页 共 11 页 浙江芯麦科技有限公司 GC8418 应用   A/V 接收器 CD-R, DVD 接收器  多媒体音响设备  数字混频  音频处理器  机顶盒 计算机和汽车音频系统  内部框图 http://www.xinmaizj.com V1.1 第 2 页 共 11 页 浙江芯麦科技有限公司 GC8418 1. 管教描述 管脚 顺序 AUDIO 1 96KHZ 2 管脚描述 音频通道状态位，低电平显示有效的线性PCM音频。详见“非音频检测”。 也可在复位时用来选择串行端口格式（SFSEL1）。 96kHz采样速率检测输出，如果采样速率小于等于48kHz，则输出“0”。 如果采样速率大于等于88.1kHz，则输出“1”。其他情况输出未知。也可 在复位时用来选择预加重音频匹配功能。 RCBL 3 U 4 C 5 TX 6 接收器通道状态块输出，指出通道状态块的起始。在接收到一个Z头码的 两帧后RCBL变高电平，并保持16帧的高电平，随后变低电平。RCBL在RMCK 的上升沿变化。可在复位时用来选择串行音频端的主模式或从模式。 用户数据输出，输出来自AES3接收器的用户数据，由OLRCK的上升沿和下 降沿采样。也可在复位时用来选择RMCK的频率为256Fs或128Fs。 通道状态数据输出，输出来自AES3接收器的通道状态数据，由OLRCK的上 升沿和下降沿采样。也可在复位时用来选择串行端口格式（SFSEL0）。 S/PDIF复用通道，在复位时，该管脚也可用来选择鉴相器的类型PDUR。 如果不使用TX通路，用户应设置使得TX输出不使用的接收器输入 http://www.xinmaizj.com V1.1 第 3 页 共 11 页 GC8418 浙江芯麦科技有限公司 管脚 VD 顺序 管脚描述 7 数字电源，正常+3.3V或+5.0V RMCK 8 恢复后主时钟（输出），频率默认256倍的采样速率（Fs），通过控制寄存 器1（01h）中的RMCKF位可设置为128倍。通过控制4寄存器（04h）中的 RXD位可将RMCK脚设为高阻态 SDOUT 9 串行音频数据输出。该管脚必须接一个47kΩ的下拉电阻到GND。 MCLK 10 DAC主时钟输入 VQ 11 内部DAC直流电压 GND 12 DAC模拟地 AOUTL 13 模拟左通道输出端口 FILT+ 14 DAC正的参考电压 VCC 15 DAC电源 AOUTR 16 模拟右通道输出端口 RXP3 17 RXP2 18 RXP1 19 RXP0 20 RXN 21 VA 22 模拟电源，正常+3.3V。该电源的噪声会引起恢复时钟的抖动 AGND 23 地 FILT 24 RST 25 AES3/SPDIF正端输入（输入）-单端或差分接收AES3或S/PDIF编码的数据。 RXP[3:0] 输入包含了 4:2 的S/PDIF 输 入多 路选 择器 。 可 通过 管 脚 RXPSEL[1：0]选择所需的通道。不使用的输入端应悬空或接AGND。 AES3/SPDIF负端输入。在单端信号工作时，该管脚应该接一个电容交流 耦合到地 PLL滤波输出，该管脚和模拟地之间须连接一个RC滤波网络。 复位管脚，RST是低电平时，进入低功耗模式，复位内部状态。在上电开 始时，RST必须保持低电平，直到电源电压和所有输入时钟在频率和相位 上稳定 RXSEL1 26 RXSEL0 27 NV/RERR 28 接收端多路选择器的选择端，选择RXP[3:0]中的一路作为接收器的输入 无效的接收错误/接收器错误（输出）-接收器错误显示。接一个47kΩ的 电阻到GND选择NVERR。接一个47kΩ的电阻到VD选择RERR。 http://www.xinmaizj.com V1.1 第 4 页 共 11 页 GC8418 浙江芯麦科技有限公司 2. 性能和参数 极限工作条件 参 数 符 号 最小值 最大值 单位 VA,VD,VGC - 6.0 V 输入电流，除电源外 的其他 PIN （注 1） Iin - ±10 mA 输入电压 Vin -0.3 （VL）+0.3 V 工作温度 TA -55 125 ℃ 存储温度 Tstg -65 150 ℃ 电源电压 注: 1. 100mA的瞬态电流不会引起SCR的闩锁效应。 推荐工作条件 (AGND, DGND = 0 V, 所有电压参考地电位) 参 数 符 号 最小值 典型值 最大值 单位 电源电压 VA VD VGC 3.13 3.13 3.13 3.3 3.3 3.3 5.25 3.6 5.25 V V V 工作温度： 商用级 车载级 TA -10 -40 - +70 +85 ℃ 电学参数 (AGND = DGND = 0 V; 所有电压参考地电位) 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 掉电模式 (注 2, 4) 掉电功耗 VA VD=3.3V VD=5.0V IA ID ID - 10 80 82 - μA μA μA 48KHz 采样率功耗 VA VD=3.3V VD=5.0V IA ID ID - 5.7 8.8 10.2 - mA mA mA 192K 采样率功耗 VA VD=3.3V VD=5.0V IA ID ID - 9.4 30 35 - mA mA mA 正常工作模式 (注 3, 4) 注: 2. 静态模式是指RST=0，且所有时钟和数据线保持静态。 3. 正常工作指 RST = 1。 http://www.xinmaizj.com V1.1 第 5 页 共 11 页 GC8418 浙江芯麦科技有限公司 4. 假设无输入悬空。所有输入是在推荐电压下驱动。 数字输入特性 (AGND = DGND = 0 V; 所有电压参考地电位) 参 数 符 号 最小值 典型值 最大值 单位 输入漏电流 IIN - - ±0.5 μA 差分输入灵敏度，RXP[7:0]到RXN VTH - 150 200 mVpp 输入滞后 VH 0.15 - 1.0 V 最小值 典型值 最大值 单位 RST低电平脉冲宽度 200 - - μs PLL时钟恢复的采样速率范围 30 - 200 kHz 转换特性 (输入逻辑低电压 = 0 V,逻辑高电压 = VL; CL = 20 pF) 参 数 符 号 RMCK输出时钟抖动 （注5） - 200 - Ps RMS RMCK占空比 （注6） （注7） 45 50 50 55 55 65 % % - - 50 MHz RMCK/MCLK最大频率 注: 5.典型的 RMS 周期性抖动。 6.时钟由双相编码输入恢复后的占空比。 7.MCLK 作为 RMCK 输出时的时钟占空比。 输出DAC动态参数 DAC特性（TA = 25°C，满幅输出正弦信号, 997Hz, Fs=48/96/192kHz; RL = 3kΩ, CL = 10pF) 5V 参数 动态范围 最小值 典型值 最大值 最小值 典型值 最大值 单位 18 to 24 bit A-weighted 99 105 97 103 dB unweighted 96 102 94 100 dB A-weighted 90 96 90 96 dB unweighted 87 93 87 93 dB 16bit 18 to 24 bit 总谐波失真+ 噪声 3.3V 16bit http://www.xinmaizj.com 0dB -90 -85 -90 -85 dB -20dB -82 -76 -80 -74 dB -60dB -42 -36 -40 -34 dB 0dB -90 -84 -90 -84 dB -20dB -73 -67 -73 -67 dB -60dB -33 -27 -33 -27 dB V1.1 第 6 页 共 11 页 GC8418 浙江芯麦科技有限公司 输出DAC静态参数 DAC特性（TA = 25°C，满幅输出正弦信号, 997Hz, Fs=48/96/192kHz; RL = 3kΩ, CL = 10pF) 参 数 符 号 测 试 件 条 最小 值 典型值 最大 值 单位 模拟输出 满幅度输出电压 0.65•VAA Vpp 直流电压 VQ 0.5•VAA VDC AOUT 端最大直流电流 IOUTmax 10 uA VQ 端最大电流 IQmax 100 uA 最大 AC 负载电阻(图 20) RL 3 kΩ 最大负载电容(图 20) CL 100 pF 输出阻抗 Zout 100 Ω 3. 详细描述 GC8418是一款高性能、低成本、单芯片立体声音频接受转换芯片，其采用单端模拟输入， 里面集成了的Δ-Σ调制器、数字滤波器、输出模拟重构滤波器。 3.1 上电 当 RST 为低电平时，GC8418 进入低功耗模式，内部所有的状态复位，包括控制端口和寄存 器，输出静音。GC8418 中的一些选项由启动机制控制。在复位过程中，一些管脚被内部设置为 输入。在退出复位状态的瞬间，检测到这些管脚的电平后，将管脚设置成输出。可以将管脚连 接一个 47kΩ的电阻连接到 VD(HI)或 GND(LO)，来进行模式选择。 3.2 数字音频接收 GC8418集成了一个AES3/SPDIF数字音频接收电路。接收电路由模拟差分输入级、一个基于 时钟恢复的PLL电路，和一个把音频数据从通道状态和用户数据中分离出来的解码器。外部器 件用于连接输入数据线并隔离GC8418。 GC8418 采用一个 4:1 S/PDIF 输入多路选择器，最多可接收 3 通道的输入数字音频数据。 http://www.xinmaizj.com V1.1 第 7 页 共 11 页 GC8418 浙江芯麦科技有限公司 数字音频数据可以是单端或差分的。差分输入利用 RXP[3:0]和一个共用的 RXN。单端信号通过 RXP[3:0]输入并将 RXN 交流耦合到地。 因为输入选中时，内部被偏置到 VL/2，所以所有到 GC8418 中 4:1 S/PDIF 输入多路选择器 的有效输入都应通过一个电容耦合进入。当输入不用时应悬空。不用的多路选择器输入应悬空 或接到 AGND。推荐电容值为 0.01μF-0.1μF。用于交流耦合电容器的电介质推荐使用 C0G 或 X7R。 输入多路选择器的输入电压范围由 I/O 供电电压管脚 VL 确定。RXP[3:0]和 RXN 管脚的输 入电压范围也由 VD 电压确定。输入电压高于 VD 或低于 DGND 会降低性能或损坏元件。 输入到解码器的信号由管脚 RXSEL[1:0]选择。接收器和 TX 输出管脚的可选择被限制在 RXP0-RXP3。这些输入分别由 RXSEL[1:0]控制。 3.3 标志位 用户仅可以通过对 NV/RERR 管脚上拉至高电平或低电平选择 NVERR 或 RERR 错误。上电时 会检查管脚的上拉/下拉状态，且相应的错误位会被设置。 RERR -在当前采样如果有效位是高电平，或奇偶检查，双相编码，可靠性或 PLL 锁定错误 产生，则保持先前的音频采样数据且通过串行音频输出端口。 NVERR 在当前采样如果奇偶检查，双相编码，可靠性或 PLL 锁定错误产生，则保持先前的 音频采样且通过串行音频输出端口。 3.4 非音频检测 AES3 数据流可用于传输非音频数据。因此输入的 AES3 数据流是否是数字音频非常重要。 这个信息典型地存在通道状态位 1，可以被 GC8418 自动检测。 GC8418 的 AES3 接收器使用自 动检测系统可检测出如 AC-3TM 或 MPEG 编码的非音频数据。 AUDIO 是管脚 15 上的输出。如果检测到非音频数据，数据仍会如同音频数据一样处理。例 外是如果输入数据流是非音频数据，利用去加重自动选择功能将会略过加重滤波器。 3.5模拟输出与滤波 GC8418的模拟滤波器是一个连接着低通滤波器的开关电容滤波器。它的频率响应图见以下 典型特性曲线。 SSM 阻带衰减 http://www.xinmaizj.com SSM 传输带宽 V1.1 第 8 页 共 11 页 GC8418 浙江芯麦科技有限公司 SSM 传输带宽 SSM 通带纹波 DSM 阻带衰减 DSM 传输带宽 DSM 传输带宽 DSM 通带纹波 QSM 阻带衰减 http://www.xinmaizj.com QSM 传输带宽 V1.1 第 9 页 共 11 页 GC8418 浙江芯麦科技有限公司 QSM 传输带宽 QSM 通带纹波 4. 典型应用图 GC8418 可工作在单独的+3.3V 电源下，含标准电源去耦合电路。当 RMCK 输出时钟对抖动要 求高时，使用一个独立稳定的+3.3V 电源 VA，且去耦合到 AGND。确保没有数字回路干扰 VA、 AGND 或 FILT。 推荐在未使用区域填满地层和在表面放置去耦合电容。去耦合电容需和GC8418放置在PCB 板的同一边，使GC8418的电感效应最低，且所有去耦合电容必须尽可能的靠近GC8418。 http://www.xinmaizj.com V1.1 第 10 页 共 11 页 浙江芯麦科技有限公司 GC8418 5. 封装尺寸 http://www.xinmaizj.com V1.1 第 11 页 共 11 页