ANALOG DEVICES ssm2603 Service Manual

低功耗音频编解码器

特性

24位立体声模数和数模转换器
DAC SNR：100 dB(A加权)；THD：−80 dB(48 kHz、3.3 V)
ADC SNR：90 dB(A加权)；THD：−80 dB(48 kHz、3.3 V)

高效率耳机放大器
立体声线路输入和单声道麦克风输入
低功耗

7 mW立体声回放（1.8 V/1.5 V电源）
14 mW录音和回放（1.8 V/1.5 V电源）

低电源电压
模拟：1.8 V至3.6 V
数字内核：1.5 V至3.6 V
数字I/O：1.8 V至3.6 V
正常模式下过采样速率：256/384；USB模式下过采样速率：
250/272
音频采样速率：8 kHz、11.025 kHz、12 kHz、16 kHz、

22.05 kHz、24 kHz、32 kHz、44.1 kHz、48 kHz、

88.2 kHz和96 kHz

28引脚5 mm × 5 mm LFCSP (QFN)封装

应用

移动电话
MP3播放器
便携式游戏机
便携式电子设备
教育玩具

SSM2603

概述

SSM2603是一款低功耗、高质量立体声音频编解码器，配
有一组立体声可编程增益放大器(PGA)线路输入和一个单
声道麦克风输入，适合便携式数字音频应用。它具有两个
24位模数转换器(ADC)通道和两个24位数模转换器(DAC)
通道。

SSM2603可以作为主机或从机工作。它支持各种主时钟频
率，包括：用于USB设备的12 MHz或24 MHz；标准256 fS
或384 fS速率，例如12.288 MHz和24.576 MHz；以及许多常
用音频采样速率，例如96 kHz、88.2 kHz、48 kHz、44.1

kHz、32 kHz、24 kHz、22.05 kHz、16 kHz、12 kHz、

11.025 kHz和8 kHz。

SSM2603的模拟电路可以采用低至1.8 V的电源供电，数字

电路可以采用低至1.5 V的电源供电。所有电源的最大电源
电压均为3.6 V。

SSM2603提供软件可编程立体声输出选项，因而用户能够
实现许多应用。音量控制功能可在较大的增益控制范围内
控制音频信号。

SSM2603的额定温度范围为−40°C至+85°C工业温度范围，
采用28引脚、5 mm × 5 mm引脚架构芯片级封装(LFCSP)。

功能框图

AVDDVMID AGND DBVDD DGND DCVDD HPVDD PGND

MICBIAS

–34.5dB TO +33dB,

1.5dB STEP

RLINEIN

MICIN

0dB/20dB/

40dB BOOST

LLINEIN

–34.5dB TO +33dB,

1.5dB STEP

CLK

MCLK/

XTO CLKOUT

XTI

Rev. A

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s are the property of their respective owners.

MUX

MUX

BYPASS

SIDETONE

ADC

ADC

SIDETONE

BYPASS

PBDAT RECDAT BCLK PBLRC RECLRC

–6dB TO –15dB/MUTE –3dB STEP

DIGITAL

PROCESSOR

–6dB TO –15dB/MUTE –3dB STEP

DIGITAL AUDIO INTERFACE

DAC

DAC

图1

One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.
Tel: [phone] www.analog.com
Fax: [phone] ©2008–2009 Analog Devices, Inc. All rights reserved.

MUTE CSB SDIN SCLK

SSM2603

–73dB TO +6dB,
1dB STEP

–73dB TO +6dB,
1dB STEP

CONTROL INTERFACE

RHPOUT

ROUT

LOUT

LHPOUT

07241-001

SSM2603

目录

特性.....................................................................................................1

应用.....................................................................................................1

概述.....................................................................................................1

功能框图............................................................................................1

修订历史............................................................................................2

技术规格............................................................................................3

数字滤波器特性...........................................................................4

时序特性........................................................................................5

绝对最大额定值............................................................................... 7

热阻.................................................................................................7

ESD警告.........................................................................................7

引脚配置和功能描述 ......................................................................8

典型工作特性 ...................................................................................9

转换器滤波器响应 ......................................................................9

数字去加重..................................................................................10

工作原理..........................................................................................11

数字内核时钟 .............................................................................11

ADC和DAC.................................................................................11

ADC高通滤波器和DAC去加重滤波器.................................11

硬件静音引脚 .............................................................................11

自动电平控制(ALC) ................................................................12

模拟接口......................................................................................13

数字音频接口 .............................................................................15

软件控制接口 .............................................................................17

控制寄存器设置序列................................................................17

典型应用电路 .................................................................................18

寄存器映射......................................................................................19

寄存器映射详解.............................................................................20

左声道ADC输入音量，地址0x00..........................................20

右声道ADC输入音量，地址0x01..........................................21

左声道DAC音量，地址0x02...................................................22

右声道DAC音量，地址0x03...................................................22

模拟音频路径，地址0x04........................................................23

数字音频路径，地址0x05........................................................23

电源管理，地址0x06 ................................................................24

数字音频I/F，地址0x07 ...........................................................25

采样速率，地址0x08 ................................................................25

激活，地址0x09 .........................................................................28

软件复位，地址0x0F ................................................................28

ALC控制1，地址0x10...............................................................29

ALC控制2，地址0x11...............................................................29

噪声门，地址0x12.....................................................................30

外形尺寸..........................................................................................31

订购指南......................................................................................31

修订历史

2009年8月—修订版0至修订版A

更改概述部分和图1 ........................................................................1

更改技术规格部分中的表1 ...........................................................3

更改表2中的主时钟容差的频率范围参数.................................4

增加表2的尾注1...............................................................................4

更改表6 ..............................................................................................6

更改图6和表9 ...................................................................................8

更改数字内核时钟部分................................................................11

更改数字音频数据采样速率部分 ..............................................15

更改图31 ..........................................................................................18

增加控制寄存器设置顺序部分 ..................................................17

更改表10 ..........................................................................................19

更改表15、表16、表17和表18 ...................................................22

更改表37 ..........................................................................................29

外形尺寸部分中增加裸露焊盘注释..........................................31

2008年2月—修订版0：初始版

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SSM2603

技术规格

除非另有说明，TA = 25°C、AVDD = DVDD = 3.3 V、HPVDD = 3.3 V、1 kHz信号、fS = 48 kHz、PGA增益 = 0 dB、24位音频数
据。

表1

最小值 典型值 最大值参数 单位 条件

建议工作条件
模拟电源(AVDD)
数字内核电源
数字I/O电源
接地（AGND、PGND、DGND）
功耗

上电
立体声录音（1.5 V和1.8 V）
立体声录音（3.3 V）
立体声回放（1.5 V和1.8 V）
立体声回放（3.3 V）
掉电

线路输入
输入信号电平(0 dB)
输入阻抗

输入电容
信噪比（A加权）

THD+ N

通道隔离
可编程增益
增益步长
静音衰减

麦克风输入

输入信号电平
信噪比（A加权）
总谐波失真
电源抑制比
静音衰减
输入电阻
输入电容

麦克风偏置
偏置电压
偏置电流源
信号带宽中的噪声

线路输出
满量程输出
信噪比（A加权）

THD+ N

电源抑制比
通道隔离

1

1.8 3.3 3.6 V

1.5 3.3 3.6 V

1.8 3.3 3.6
0 V

7 mW
22 mW
7 mW
22 mW

40

1 × AVDD/3.3 V rms
200
10
480
10 pF
70 90
84

−80

−75
80 dB

−34.5 0 +33 dB

1.5 dB

−80 dB

85

−70
50
80 dB
10 kΩ
10 pF

0.75 × AVDD V
3 mA
40 nV/√Hz

1 × AVDD/3.3 V rms
85 100 dB AVDD = 3.3 V
94 AVDD = 1.8 V

−80 −70 dB AVDD = 3.3 V

−75 AVDD = 1.8 V
50 dB
80 dB

PGA增益 = 0 dB
PGA增益 = +33 dB
PGA增益 = -34.5 dB

PGA增益 = 0 dB，AVDD = 3.3 V
PGA增益 = 0 dB，AVDD = 1.8 V

-1 dBFS输入，AVDD = 3.3 V

-1 dBFS输入，AVDD = 1.8 V

麦克风增益 = 0 dB (R

-1 dBFS输入，0dB增益

20 Hz至20 kHz

= 40 kΩ)

EXT

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SSM2603

耳机输出
满量程输出电压
最大输出功率

信噪比（A加权）

THD + N

电源抑制比
静音衰减

线路输入至线路输出

满量程输出电压
信噪比（A加权）

THD + N

电源抑制

麦克风输入至耳机输出

满量程输出电压
信噪比（A加权）

电源抑制比
可编程衰减
增益步长
静音衰减

1

线路输出的测试条件为从DAC发送−1 dBFS输入到线路输出。

最小值 典型值参数 最大值 单位 条件

1 × AVDD/3.3 V rms
30 mW RL = 32 Ω

60 mW RL = 16 Ω
85 96 dB AVDD = 3.3 V
90 dB AVDD = 1.8 V

−65 dB P

−60 dB P

= 10 mW

OUT

= 20 mW

OUT

50 dB
80 dB

1 × AVDD/3.3 V rms
92 dB AVDD = 3.3 V
86 dB AVDD = 1.8 V

−80 dB AVDD = 3.3 V

−80 dB AVDD = 1.8 V
50 dB

1 × AVDD/3.3 V rms
94 dB AVDD = 3.3 V
88 dB AVDD = 1.8 V
50 dB
6 15 dB
3 dB
80 dB

数字滤波器特性

表2

ADC滤波器
通带

通带纹波
阻带
阻带衰减
高通滤波器转折频率

DAC滤波器
通带

通带纹波
阻带
阻带衰减

主时钟容差

频率范围
抖动容差

1

CLKDIV2位（寄存器R8的位D6）设置为0。

1

最小值 典型值参数 最大值 单位 条件

0 0.445 fS Hz ±0.04 dB

0.5 fS Hz −6 dB

±0.04 dB

0.555 fS Hz

−61 dB f > 0.567 fS

3.7 Hz −3 dB

10.4 Hz −0.5 dB

21.6 Hz −0.1 dB

0 0.445 fS Hz ±0.04 dB

0.5 fS Hz −6 dB

±0.04 dB

0.555 fS Hz

−61 dB f > 0.565 fS

8.0 18.5 MHz
50 ps

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时序特性

表3 I2C®时序

限值

参数

t

600 ns

SCS

t

600 ns

SCH

t

MIN

MAX

tPH 600 ns
tPL 1.3 µs
f

0 526 kHz

SCLK

tDS 100 ns
tDH 900 ns
tRT 300 ns
tFT 300 ns
t

600 ns

HCS

SDIN

SCLK

单位 描述

t

RT

t

SCH

t

DS

t

PL

图2. I2C时序

起始条件建立时间
起始条件保持时间

SCLK高电平脉冲宽度
SCLK低电平脉冲宽度
SCLK频率

数据建立时间
数据保持时间

SDIN和SCLK上升时间
SDIN和SCLK下降时间

结束条件建立时间

t

HCS

t

t

PH

t

DH

SCS

t

FT

SSM2603

07241-036

表4. 数字音频接口从机模式时序

参数

t

MIN

限值

MAX

单位 描述

tDS 10 ns
tDH 10 ns
t

10 ns

LRSU

t

10 ns

LRH

tDD 30 ns
t

25 ns

BCH

t

25 ns

BCL

t

50 ns

BCY

BCLK

PBLRC/

RECLRC

PBDAT

RECDAT

图3. 数字音频接口从机模式时序

t

BCH

t

BCY

从BCLK上升沿起的PBDAT建立时间
从BCLK上升沿起的PBDAT保持时间

RECLRC/PBLRC建立时间到BCLK上升沿
RECLRC/PBLRC保持时间到BCLK上升沿
从BCLK下降沿起的RECDAT传播延迟（70 pF外部负载）
BCLK高电平脉冲宽度
BCLK低电平脉冲宽度
BCLK周期时间

t

BCL

t

DS

t

t

LRSU

LRH

t

t

DD

DH

07241-025

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SSM2603

表5. 数字音频接口主机模式时序

限值

参数

t

30 ns

DST

t

10 ns

DHT

t

MIN

MAX

tDL 10 ns
t

10 ns

DDA

t

10 ns

BCLKR

t

10 ns

BCLKF

t

45:55:00 55:45:00

BCLKDS

PBLRC/

RECLRC

RECDAT

表6. 主时钟时序

参数

t

54 ns

XTIY

t

40:60 60:40

MCLKDS

t

18 ns

XTIH

t

18 ns

XTIL

t

20 ns

COP

t

20 ns

COPDIV2

1

CLKDIV2位（寄存器R8的位D6）设置为0。

1

MIN

限值

t

MAX

单位 描述

MCLK/XTI

单位 描述

BCLK

PBDAT

PBDAT建立时间到BCLK上升沿
PBDAT保持时间到BCLK上升沿

从BCLK下降沿起的RECLRC/PBLRC传播延迟
从BCLK下降沿起的RECDAT传播延迟

BCLK上升时间（10 pF负载）
BCLK下降时间（10 pF负载）
BCLK占空比（正常和USB模式）

t

DL

t

DSTtDHT

t

DDA

07241-026

图4. 数字音频接口主机模式时序

MCLK/XTI时钟周期时间
MCLK/XTI占空比
MCLK/XTI时钟高电平脉冲宽度
MCLK/XTI时钟低电平脉冲宽度

从MCLK/XTI下降沿起的CLKOUT传播延迟
从MCLK/XTI下降沿起的CLKODIV2传播延迟

t

XTIH

t

XTIL

t

XTIY

t

COP

CLKOUT

CLKODIV2

t

COPDIV2

07241-035

图5. 系统(MCLK)时钟时序

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绝对最大额定值

除非另有说明，TA = 25°C。

表7

参数 额定值

电源电压

Input Voltage

共模输入电压
存储温度范围
工作温度范围
结温范围
引脚温度（焊接，60秒）

注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损
坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其
它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能
够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器
件的可靠性。

5V
V

DD

V

DD

-65°C至+150°C

-40°C至+85°C

-65°C至+165°C
300°C

SSM2603

热阻

θJA针对最差条件，即器件焊接在电路板上以实现表贴封

装。

表8. 热阻

封装类型 单位θJA θ

28引脚, 5 mm × 5 mm LFCSP 28 32 °C/W

ESD警告

ESD（静电放电）敏感器件。

带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放
电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇
到高能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采
取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功
能丧失。

JC

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SSM2603

引脚配置和功能描述

1MCLK/XTI
2XTO
3DCVDD
4DGND
5DBVDD
6CLKOUT
7BCLK

NOTES

1. CONNECT THE EXPOSED PAD TO THE PCB
GROUND LAYER.

表9. 引脚功能描述

引脚编号 引脚名称 类型 描述

主时钟输入/晶振输入。
晶振输出。
数字内核电源。
数字接地。
数字I/O电源。
缓冲时钟输出。
数字音频位时钟。

DAC数字音频数据输入，回放功能。
DAC采样速率时钟，回放功能（从左右声道）。
ADC数字音频数据输出，录音功能。
ADC采样速率时钟，录音功能（从左右声道）。

耳机电源。
左声道耳机输出。
右声道耳机输出。
耳机接地。
左声道线路输出。
右声道线路输出。
模拟电源。
模拟接地。
供电中间电压去耦输入。
麦克风偏置。
麦克风输入信号。
右声道线路输入。
左声道线路输入。

DAC输出静音，低电平有效。
2线控制接口l2C地址选择。
2线控制接口数据输入/输出。
2线控制接口时钟输入。
将裸露焊盘连接到PCB接地层。

2 XTO

7 BCLK

16 LOUT

20 VMID

26 CSB
27 SDIN
28 SCLK

数字输入
数字输出
数字电源
数字接地
数字电源
数字输出
数字输入/输出
数字输入
数字输入/输出
数字输出
数字输入/输出
模拟电源
模拟输出
模拟输出
模拟接地
模拟输出
模拟输出
模拟电源
模拟接地
模拟输出
模拟输出
模拟输入
模拟输入
模拟输入
数字输入
数字输入
数字输入/输出
数字输入
裸露散热焊盘

N

NIENILL

IENILR

ETUM

KLCS

NIDS

BSC

32

42

52

62

72

82

PIN 1
INDICATOR

SSM2603

TOP VIEW

(Not to Scale)

11

9

21

31

01

8
TADBP

TUOPHL

TADCER

CRLBP

DDVPH

CRLCER

图6. 引脚配置

NICIM

22

41
TUOPHR

21 MICBIAS
20 VMID
19 AGND
18 AVDD
17 ROUT
16 LOUT
15 PGND

07241-002

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典型工作特性

转换器滤波器响应

SSM2603

0
–10
–20
–30
–40
–50
–60

MAGNITUDE (dB)

–70
–80
–90

–100

0 0.25

0.75 1.00 1.25 00.205.105.0
FREQUENCY (

f

)

S

图7. ADC数字滤波器频率响应

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

0

−0.01

MAGNITUDE (dB)

−0.02

−0.03

−0.04

−0.05
0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

FREQUENCY (

f

)

S

图8. ADC数字滤波器纹波

1.75

0
–10
–20
–30
–40
–50
–60

MAGNITUDE (dB)

–70
–80
–90

–100

0 0.25

07241-003

0.75 1.00 1.25 00.205.105.0 1.75
FREQUENCY (

f

)

S

07241-005

图9. DAC数字滤波器频率响应

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

0

−0.01

MAGNITUDE (dB)

−0.02

−0.03

−0.04

−0.05
0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

07241-004

FREQUENCY (

f

)

S

07241-006

图10. DAC数字滤波器纹波

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SSM2603

数字去加重

0

−1

−2

−3

−4

−5

−6

MAGNITUDE (dB)

−7

−8

−9

−10
0 4 8 12 16

FREQUENCY (kHz)

0.4

0.3

0.2

0.1

0

−0.1

MAGNITUDE (dB)

−0.2

−0.3

−0.4
0 4 12 2018 6

07241-007

FREQUENCY (kHz)

07241-010

图11. 去加重频率响应，音频采样速率 = 32 kHz

0.4

0.3

0.2

0.1

0

−0.1

MAGNITUDE (dB)

−0.2

−0.3

−0.4
0 4 12 18 6

FREQUENCY (kHz)

图12. 去加重误差，音频采样速率 = 32 kHz

0

−1

−2

−3

−4

−5

−6

MAGNITUDE (dB)

−7

−8

−9

−10
0 4 12 2018 6

FREQUENCY (kHz)

图13. 去加重频率响应，音频采样速率 = 44.1 kHz

MAGNITUDE (dB)

07241-008

MAGNITUDE (dB)

07241-009

图14. 去加重误差，音频采样速率 = 44.1 kHz

0

−1

−2

−3

−4

−5

−6

−7

−8

−9

−10
0 4 12 208 16 24

FREQUENCY (kHz)

图15. 去加重频率响应，音频采样速率 = 48 kHz

0.4

0.3

0.2

0.1

0

−0.1

−0.2

−0.3

−0.4
0 4 12 208 16 24

FREQUENCY (kHz)

图16. 去加重误差，音频采样速率 = 48 kHz

07241-011

07241-012

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