DIR9001-Q1是96 kHz，24位数字音频接口接收器

特征

•单芯片数字音频接口接收器（DIR），包括低抖动时钟恢复系统

•符合数字音频接口标准：IEC60958（原IEC958）、JEITA CPR-1205（原EIAJ CP-1201、CP-340）、AES3、EBU tech3250

•从双相输入信号进行时钟恢复和数据解码，通常称为S/PDIF、EIAJ CP-1201、IEC60958、AES/EBU

•两相输入信号采样频率（fS）范围：28 kHz至108 kHz

•低抖动恢复系统时钟：50 ps

•符合IEC60958-3的抖动公差

•可选恢复系统时钟：128 fS、256 fS、384 fS、512 fS

•串行音频数据输出格式：24位I2S；MSB优先，24位左对齐；MSB优先16-，24位右对齐

•用户数据、信道状态数据输出与解码的串行音频数据同步

•解码无需外部时钟

•包括实际采样频率计算器（需要外部24.576-MHz时钟）

•功能控制：并行（硬件）

•功能与DIR1703相似，引脚分配与DIR1703相同

•单电源：3.3 V（2.7 V至3.6 V）

•工作温度范围广：–40°C至85°C

•5 V容差数字输入

•包装：28针TSSOP，引脚间距：0,65 mm

应用

•车载音响主机

•车载音频外部放大器

说明

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1符合IEC60958-3、JEITA CPR-1205（EIAJ CP-1201修订版）、AES3、EBUtech3250，可用于需要数字音频接口的各种应用。

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1支持多种输出系统时钟和输出数据格式，可灵活应用于许多应用系统。由于R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1提供的所有功能都可以通过控制引脚直接控制，因此它可以很容易地用于没有微控制器的应用系统中。此外，由于为信道状态位和用户数据位提供了专用管脚，因此可以通过与微控制器、DSP等连接来容易地完成对它们的信息的处理。

如果不使用内部实际采样频率计算器，则R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1不需要外部时钟源或谐振器进行解码操作。因此，降低系统成本是可能的。

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1的工作温度范围规定为-40°C至85°C，因此适用于汽车应用。

方块图

典型性能特征

正弦波工作放大器，0-0 kHz；无晶体负载。

电源电流

恢复系统时钟（SCKO）抖动

设备信息

可接受的两相输入信号和两相输入引脚（RXIN）

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1可解码以下标准之一规定的两相信号格式。通常，以下这些标准可以称为索尼/飞利浦数字接口格式（S/PDIF）或AES/EBU。

•IEC60958（原IEC958的修订版）

•JEITA CPR-1205（原EIAJ CP-1201、CP-340的修订版）

•AES3

•EBU tech3250

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1可以解码的采样频率范围和数据字长度如下：

•采样频率范围为28 kHz至108 kHz。

•最大音频采样字长度为24位。

关于二相输入信号的其他注释。

•内置锁相环的捕获率符合IEC60958-3规定的采样频率精度三级（12.5%）。

•R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1的抖动公差符合IEC60958-3。

•PLL也可以锁定在指定采样频率范围之外，但不能保证扩展范围。

注意二相输入信号的信号电平和传输线。

•每个标准中的信号电平和传输线（光学、差分、单端）不同。

•两相输入信号连接到R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1的RXIN引脚。

•RXIN引脚有一个5伏的TTL电平输入。

•光接收器模块（光-电转换器）如TOSLINK，通常用于消费类应用，直接连接到RXIN引脚，无需添加外部组件。

•光接收器模块的输出波形随每种产品类型的特性而变化，因此在光接收器模块输出和R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1输入之间可能需要一个倾倒电阻器或缓冲放大器。如果光接收器模块和R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1相隔很远，则需要小心操作。

•如果R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1连接到同轴传输线，则需要外部放大器。

•如果使用非光传输线，R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1需要一个外部差分到单端转换器、衰减器等，用于一般消费者应用。

系统复位

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1复位功能由外部复位引脚RST控制。

复位操作必须在图4所示的通电顺序期间执行。具体来说，R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1要求在电源电压上升到2.7V以上后进行100 ns的复位操作。

复位期间各输出引脚的状态如表1所示。

工作模式和时钟转换信号输出

运行方式

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1有以下三种运行模式。

这些模式是通过连接CKSEL引脚来选择的。

•PLL模式：用于解调两相输入信号；始终输出PLL源时钟

•XTI模式：用于时钟发生器；始终输出XTI源时钟

•自动模式：自动时钟源选择；输出源取决于错误引脚。

操作模式选择注意事项：

•通常，选择PLL模式：CKSEL=L对两相输入信号进行解码。

•XTI模式是一种向外围设备（a/D转换器等）提供XTI源时钟的模式；因此，不会输出恢复的时钟和解码数据。

•不使用XTI源时，不需要XTI源。在这种情况下，时钟不在XTI模式下输出。

•选择XTI模式时，两相解码功能继续工作。因此，始终监控两相输入状态（错误）和采样频率计算器（操作所需的XTI源）的结果。也就是说，以下输出引脚：ERROR、BFRAME、FSOUT[1:0]、CLKST、AUDIO和EMPH始终处于启用状态。

表2给出了这三种模式的详细信息。

（1）、由于压控振荡器的振荡频率取决于电源电压、温度和工艺变化，因此压控振荡器的自由运行频率不是一个恒定的频率。

时钟转换信号输出

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1提供与PLL锁定/解锁状态变化同步的输出脉冲。

CLKST引脚输出锁定和解锁之间的PLL状态变化。CLKST输出脉冲仅取决于PLL的状态变化。

该时钟变化/转换信号通过CLKST输出。

由于该信号指示由于PLL状态改变而引起的时钟转换周期，因此它可以用于在应用中静音或其他适当的功能。

由CLKSEL引脚引起的时钟源选择不影响CLKST的输出。

即使在XTI源模式下CKSEL=H，CLKST也会因PLL状态改变而改变。

当R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1在其锁定于两相输入信号的状态下复位时，CLKST的脉冲信号不输出。也就是说，重置的优先级高于CLKST。

锁定/解锁过程、CLKST和错误输出、输出时钟（SCKO、BCKO、LRCKO）和数据（DOUT）之间的关系如图6所示。

时钟说明

系统时钟源

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1有以下两个系统时钟源。

•PLL源（可提供128 fS、256 fS、384 fS、512 fS，通过内置PLL恢复）

•XTI源（需要一个24.576-MHz谐振器或外部时钟源。）

两个时钟源用于以下目的。

•PLL源：从两相输入信号恢复系统时钟

•XTI源：用于外围设备（例如A/D转换器、微控制器等）的时钟源，用于内部实际采样频率计算器的测量参考时钟

锁相环时钟源说明

•PLL时钟源是内置PLL（包括VCO）的输出时钟。

•PLL时钟源频率可通过PSCK[1:0]从128 fS、256 fS、384 fS、512 fS中选择。

•当PLL处于锁定状态时，PLL时钟源是从两相输入信号恢复的时钟。

•当PLL处于解锁状态时，PLL时钟源是VCO的内置自由运行时钟。

•PLL时钟源在解锁状态下的频率不是恒定的。

（VCO自由运行频率取决于电源电压、温度和芯片晶圆的变化。）

XTI时钟源说明

•XTI时钟源不用于从两相输入信号恢复时钟和解码数据。

•因此，如果R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1仅用于从两相输入信号恢复时钟和解码数据，则不需要XTI时钟源。在这种情况下，XTI引脚必须连接到DGND引脚。

（R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1没有用于使用或不使用XTI时钟源的选择引脚。）

时钟源的选择方法

•输出时钟由CKSEL引脚的电平从两个时钟源中选择。

•系统时钟源的选择仅取决于CKSEL引脚的输入电平。

•从两相输入恢复时钟和解码数据需要CKSEL=L设置。

•XTI时钟源输出需要CKSEL=H设置。

•在XTI源和PLL源之间的时钟源转换期间，时钟的连续性无法保证。

时钟源自动选择方法（时钟源模式：自动）

•此方法可使用R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1错误状态自动选择时钟源。当ERROR=L时输出PLL源时钟；当ERROR=H时输出XTI源时钟。

•要启用自动时钟源选择，CKSEL引脚必须连接到ERROR引脚。

•如果在错误期间需要XTI时钟源，建议使用这种方法。

•由于错误状态期间的时钟源是XTI，如果没有向XTI引脚提供XTI时钟源，则在错误期间不会输出SCKO、BCKO和LRCKO。

时钟/数据源与CKSEL引脚和PLL状态输入组合之间的关系如表2所示。

时钟树系统如图7所示。

PLL时钟源（内置PLL和VCO）说明

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1具有片上锁相环（包括VCO），用于从两相输入信号中恢复时钟。

从内置VCO输出的时钟被定义为PLL时钟源。

在锁定状态下，内置锁相环产生与两相输入信号同步的系统时钟。

在解锁状态下，内置锁相环（VCO）产生一个自由运行的时钟。（频率不是恒定的。）

PLL可以支持128 fS、256 fS、384 fS或512 fS的系统时钟，其中fS是两相输入信号的采样频率。

PLL的系统时钟频率由PSCK[1:0]选择。

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1可通过其28个采样频率范围（kHz至108 kHz）对两相输入信号进行解码，与PSCK[1:0]的设置无关。

因此，R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1可以在PSCK[1:0]的所有设置下解码采样频率从28 kHz到108 kHz的两相输入信号。

PSCK[1:0]选择与PLL源的输出时钟（SCKO、BCKO、LRCKO）之间的关系如表3所示。

在PLL模式下（CKSEL=L），输出时钟（SCKO、BCKO、LRCKO）由PLL源时钟产生。

二相输入信号不同采样频率fS下LRCKO、BCKO和SCKO的频率关系如表4所示。

所需PLL环路滤波器说明

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1包含一个PLL，用于生成与两相输入信号同步的时钟。

内置锁相环需要一个外部环路滤波器，具体如下所示。

推荐的过滤器组件R1、C1和C2的操作和性能得到保证。

关于循环过滤器组件和布局的说明

•组成过滤器的电阻器和电容器应尽可能靠近R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1。

•建议使用公差小于5%的碳膜电阻器或金属膜电阻器。

•建议使用薄膜电容器，公差小于5%。

•如果C1和C2使用陶瓷电容器，建议使用低电压系数和低温度系数的零件，如CH或C0G。

•外部回路过滤器必须放置在过滤器引脚上。

•外部环路滤波器的GND节点必须直接与R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1的AGND引脚连接；不得与其他信号组合。

外环滤波器配置及与R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1的连接如图8所示。

环路滤波器元件的推荐值见表5。

XTI时钟源和振荡放大器描述

该时钟由内置振荡放大器驱动或从外部时钟输入XTI管脚，被定义为XTI源。XTI源采用24.576兆赫基频谐振器或外部24.576兆赫时钟。

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1要求XTI源用于以下目的：

•实际采样频率计算器的测量基准时钟

•XTI源模式的时钟源（CKSEL=H设置）

（也就是说，如果R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1仅对两相输入信号进行解码，则不需要XTI源。）

XTI时钟源以以下两种方式之一提供；详细信息如图9所示。

•通过将谐振器与内置放大器连接，设置振荡电路

•从外部振荡器电路或振荡器模块应用时钟

通过将谐振器与内置放大器连接来设置振荡电路：

•在XTI引脚和XTO引脚之间连接一个24.576兆赫的谐振器。

•谐振器应为基本模式类型。

•可使用晶体谐振器或陶瓷谐振器。

•负载电容器CL1、CL2和限流电阻器Rd取决于谐振器的特性。

•XTI引脚和XTO引脚之间不需要外部反馈电阻器，因为设备中包含了适当的电阻器。

•XTO引脚上不允许有除谐振器以外的负载。

要连接外部振荡器电路或振荡器模块：

•在XTI引脚上提供24.576兆赫时钟

•请注意，XTI引脚不允许5伏电压；它是简单的CMOS输入。

•XTO销必须打开。

振荡放大器操作说明：

•内置振荡放大器始终工作。

•如果不使用XTI源时钟，则XTI引脚必须连接到DGND。

•为了减少功耗，建议不要使用XTI源时钟。

在XTI模式下（CKSEL=H），输出时钟（SCKO、BCKO、LRCKO）由XTI源时钟产生。

XTI源模式下输出时钟频率（SCKO、BCKO、LRCKO）与XSCK引脚设置之间的关系如表6所示。

数据描述

解码的串行音频数据输出和接口格式

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1支持以下4种解码数据格式。

•16位，MSB优先，右对齐

•24位，MSB优先，右对齐

•24位，MSB优先，左对齐

•24位，MSB优先，I2S

解码后的数据在所有格式中都是MSB优先和2s补码。

解码后的数据通过DOUT管脚提供。

解码数据的格式由FMT[1:0]管脚选择。

每个FMT[1:0]引脚设置的数据格式如表7所示。

图11显示了每种格式的BCKO、LRCKO和DOUT之间的关系。

通道状态数据和用户数据串行输出

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1可以从两相输入信号输出与音频数据同步的信道状态数据和用户数据。

每个输出数据都有自己的专用输出引脚。

•信道状态数据（C，以下简称）通过COUT引脚输出。

•用户数据（U，以下简称U）通过UOUT引脚输出。

C和U输出与从两相输入信号恢复的LRCKO同步。

从两相输入信号恢复的LRCKO极性取决于FMT[1:0]设置。

为了检测信道状态数据或用户数据块的顶部，提供BFRAME管脚。

如果在接收到的两相信号中检测到前导码B，则BFRAME pin输出8-LRCK周期的高电平。

在用微控制器或寄存器电路处理这些数据时，LRCKO被用作数据输入时钟，BFRAME引脚上的输出脉冲被用作块顶信号。

图13显示了LRCKO、BFRAME、DOUT、COUT和UOUT之间的关系。

当处于XTI模式和PLL锁定状态时，COUT和UOUT输出L。

通道状态数据信息输出终端

设计院R9001-Q1可以通过音频和EMPH两个专用引脚输出部分信道状态信息（位1、位3）。

可从专用管脚输出的信道状态信息仅限于来自L信道的信息。

如果需要音频或EMPH以外的信道状态信息，或R信道的信息，则可以使用与两相输入信号同步的COUT引脚上的信道状态数据。

这些输出与块顶同步。

可以通过专用管脚输出的信息如下所示。

音频引脚

这是通道状态数据位1的音频采样字信息的输出引脚。

电磁脉冲针

这是信道状态数据位3的强调信息的输出管脚。

错误和错误处理

错误输出说明

锁相环误差的误差检测与数据处理

•PLL对丢失二相编码规则（两相错误和帧长错误）的数据进行解锁。

•对于前导码B、M、W无法检测到的数据，PLL以解锁方式响应。

错误处理功能和错误输出引脚

•R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1具有数据错误检测功能和错误输出引脚error。

•错误引脚定义为数据错误和奇偶校验错误检测的逻辑OR。

•误差上升沿与CLKST同步。

•误差下降沿与LRCK同步。

数据错误和检测到的奇偶校验错误之间的关系如图15所示。

错误引脚的状态和错误的详细信息如表10所示。

奇偶校验错误处理

奇偶校验错误的错误检测和错误处理

•对于PCM数据，执行先前数据的内插处理。

•对于非PCM数据，不执行内插，直接输出数据，无需处理。（非PCM数诉为髯猿状态数诉耆1=1钴数诉。）

奇偶校验错误发生的处理如图16所示。

其他错误

采样频率变化误差：输入采样频率的快速连续变化或不连续变化导致锁相环失锁。

实际采样频率的计算

R9001-Q1-ic/" title="DIR9001-Q1">DIR9001-Q1计算两相输入信号的实际采样频率，并通过专用引脚输出结果。

要使用此功能，必须向XTI管脚提供24.576 MHz时钟源。24.576-MHz时钟用作测量参考时钟，以计算实际采样频率。

如果XTI引脚连接到DGND，则不执行实际采样频率的计算。

如果XTI时钟频率有误差，计算结果和范围会相应地移位。

此输出是计算采样频率的结果，它不是信道状态数据的采样频率信息（位24–位27）。

通道状态数据（位24–位27）的采样频率信息不通过这些引脚输出。

计算结果被解码成2位数据，输出到FSOUT[1:0]管脚上。

如果锁相环被锁定但采样频率超出范围，或者如果锁相环被解锁，则输出FSOUT[1:0]=HL，以指示异常。

当XTI源时钟未在通电前提供时，FSOUT[1:0]始终输出LL。

当XTI源时钟停止时，fS计算器保存fS计算器结果的最后一个值。

如果提供了XTI源时钟，fS计算器将恢复操作。

计算值将保持到重置。

FSOUT[1:0]输出与采样频率范围之间的关系如表11所示。

典型电路连接

图17显示了典型的电路连接。

注：R1：回路滤波电阻，680ΩR2：限流电阻；一般使用100Ω–500Ω电阻器，但取决于晶体谐振器。

C1：回路滤波电容器，0.068μF。

C2：回路滤波电容器，0.0047μF。

C3、C4:OSC负载电容器；通常使用10 pF–30 pF电容器，但这取决于晶体谐振器和PCB布局。

C5、C8:10-μF电解电容器，取决于电源质量和PCB布局。

C6、C7:0.1-μF陶瓷电容器，取决于电源质量和PCB布局。

X1：晶体谐振器，当需要XTI时钟源时，使用24.576兆赫的基本谐振器。

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