浅析WM8741旗舰级高端DAC IC的性能

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来自英国的高端DAC WM8741，是欧胜（WOLFSON）公司的旗舰DAC，性能卓越，被LINNE评价为最具模拟感的音频数模转换器。该IC也是我在工作中接触最多的一款DAC，下面的阐述是我对这个IC的一些看法。

WM8741是具有24bits/192KHz数据处理能力，内置5种可设置响应特性的数字滤波器的一体化Σ-Δ型DA 转换IC。该IC可以作为双声道DAC也可以做为单声道DAC，模拟输出为差分电压型，当作为立体声输出时，左右声道各有一对差分输出。当作为左单声道用时，则有两对左声道差分输出，原来在立体声模式时作为右声道输出的差分对中的正相端VOUTRP变成现在的左声道反相端，而反相端VOUTRN则为正相端。当用作右单声道用时，则原来原来在立体声模式时作为左声道输出的差分对中的正相端VOUTLP变成现在的右声道反相端，而反相端则为正相端。另外，该DAC是电压输出型的不能把同相的两个信号简单并联在一块，可以通过运放整合，并且由于是单电源工作的，其每个输出端都有约2.5V的直流电位，这些在实际的设计中都需要注意。

WM8741的内部方框图如下：

作为高端的DAC，其性能自然很卓越，作为单声道用时在48KHz取样率的情况下信噪比高达123dB，失真度为0.001%。并支持高达32位的DSD（直接数据串）输入，是对SACD的完美支持。同时也可以屏蔽掉内部数字滤波器，而作为一个可以接收8倍超取样输入的纯DAC。如果使用其内部的数字滤波器也是很灵活，在软件控制模式下可以有5种不同的滤波器相应特性。这样可以使设计者灵活运用，可以用自己喜欢的数字滤波器等。

WM8741的众多功能只有通过软件模式才能完全运用到，可以用单片机控制。下面就简单介绍最常用的I2C总线控制方式。在此方式下需要设置几个引脚的状态。首先是pin24悬空则进入I2C控制状态，然后pin28脚决定了I2C的器件地址，接高电平则地址为0x1B，接低电平则地址为0x1A，有这两种地址对于单片单声道设计是有用的，还要在IIC总线的数据和时钟线都要接一个上拉电阻到3.3V电源。

由上图可知，首先要I2C开始之后，接下来传送的是DEVICE ADDRESS也就是目标IC的地址，然后又一个应答动作，接下来是IC内部某个寄存器的地址，然后才是寄存器的设置数据。这里要注意的是，I2C是从字节的最高位发送数据的，而且器件地址要搭载读写标志位，比如设置IC的地址为0x1A用二进制表示为0011010（7位），要再搭载一位读写位组成一个字节，对WM8741的操作组要是写，而写标志为0，则要发送的第一个数据为00110100用16进制表示就是0x34。接下来是IC内部寄存器的地址，也是只有7位，然后再搭载9位控制数据中的最高位组成一个完整的8位字节数据，比如要设置WM8741内部数字滤波器的参数，该寄存器地址为0x06（000，0110），然后搭载9位控制数据中的最高位bit8=0，则组成的字节为0000，1100用16进制表示就为0x0C。然后9位控制数据中剩下的低8位就组成另一个完整的字节。

下面是实用的代码片段：

MOV DPL,#0CH
MOV A, #00H
LCALL WRITE_L_WM8741_BYTE
LCALL DELAY_4MS
其中在WRITE_L_WM8741_BYTE子程序中包含如下代码：

          PUSH      ACC
LCALL    START_I2C
MOV A, #ADDR_L_WM8741_W ;写入IC的地址0011,0100
LCALL    I2C_WRITE_BYTE
MOV A, DPL              ;写入目标寄存器的地址#0CH
LCALL    I2C_WRITE_BYTE
POP        ACC                ;写入目标寄存器的值#00H
LCALL    I2C_WRITE_BYTE
LCALL    STOP_I2C
LCALL    DELAY_4MS
RET

以上就是设置WM8741内部数字滤波器的代码，当然还有很多个设置的数据，限于篇幅就不详细列出。WM8741可以和WM8805配合使用，但是我个人感觉WM8805并不是很好，要比CS8416等IC逊色不少。下面给出一个已经成熟运用的软件模式外围电路图：