ASAHI KASEI AK4397 User Manual
[AK4397]
AK4397は、DVD-Audioの192kHzサンプリングモードに対応した高性能プレミアム32ビットDACです。
ΔΣ変調器には新開発のアドバンスト・マルチビット方式を採用、従来のシングルビット方式の優れた低
歪特性に加えて、さらに広いダイナミックレンジを実現しています。内蔵のポストフィルタにはスイッ
チトキャパシタフィルタ(SCF)を採用し、クロックジッタによる精度の劣化を改善します。ディジタル
入力は192kHzのPCM入力とDSD入力の両方に対応しており、DVD-Audio, SACD等のシステムに最適で
す。AK4397はAK4393/4/5/6と機能的な互換性を持ちかつ低消費電力を実現します
• 128倍オーバサンプリング
• サンプリングレート: 30kHz ∼ 216kHz
• 32ビット8倍ディジタルフィルタ(スローロールオフ オプション) 内蔵
- Ripple: ±0.005dB, Attenuation: 75dB
• 強ジッタ耐力
• 低歪差動出力
• DSD入力対応
• 32, 44.1, 48kHz対応ディジタルディエンファシス内蔵
• ソフトミュート
• ディジタルATT(リニア 256ステップ)
• THD+N: −103dB
• DR, S/N: 120dB
• オーディオI/Fフォーマット: 24/32ビット前詰め, 16/20/24/32ビット後詰め, I
• マスタクロック 通常速 : 256fs, 384fs, 512fs, 768fs or 1152fs
• 電源電圧: 4.75 ∼ 5.25V
• ディジタル入力レベル: TTL
• パッケージ: 44ピンLQFP
High Performance Premium 32-Bit DAC
概 要
特 長
2倍速 : 128fs, 192fs, 256fs or 384fs
4倍速 : 128fs or 192fs
DSD : 512fs or 768fs
AK4397
2
S, DSD
MS0616-J-02 2009/02
- 1 -
[AK4397]
■ ブロック図
DVDD VSS4 VSS3AVDD VDDL
ACKS
BICK/DCLK
LRCK/DSDR
SDATA/DSDL
PDN SMUTE DFS0
De-emphasis
PCM
Data
Interface
De-emphasis
DATT
Soft Mute
DATT
Soft Mute
8X
Interpolator
8X
Interpolator
VREFLH VREFLL
VSS2
ΔΣ
Modulator
ΔΣ
Modulator
SCF
SCF
AOUTL+
AOUTL-
AOUTR+
AOUTR-
DIF0/DCLK
DIF1/DSDL
DIF2/DSDR
CAD0
CAD1
Control Register
CSN
CCLK CDT I P/S MCLK
DSD
Data
Interface
Clock Divid e r
Block Diagram
VDDR
VSS1
VREFHR
De-emphasis
Control
DEM0
DEM1
TST1/DZFL
VREFLR
MS0616-J-02 2009/02
- 2 -
[AK4397]
K
R
K
K
A
A
■ オーダリングガイド
AK4397EQ −10 ∼ +70°C 44pin LQFP (0.8mm pitch)
AKD4397 AK4397評価用ボード
■ ピン配置
AOUTLN
VSS2 32
VDDL 31
VREFHL 30
VREFLL 29
NC 28
VREFLR 27
VREFHR 26VDDR 25
VSS1 24
AOUTRN 23
AOUTLP
NC
NC 36
NC 37
NC
NC 39
VSS3 40
AVDD 41
MCLK
VSS4 43
NC 44
34
35
38
42
33
1
DVDD
AK4397EQ
Top View
3
2
PDN
4
BICK/DCL
SDATA/DSDL
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
7
5
6
LRCK/DSD
SMUTE/CSN
DFS0/CAD0
8
DEM0/CCL
10
9
11
DIF0/DCL
DIF1/DSDL
DEM1/CDT1
OUTRP
NC
NC
NC
NC
TST2/CAD1
TST1/DZFL
CKS/DZFR
P/S
NC
DIF2/DSDR
- 3 -
MS0616-J-02 2009/02
[AK4397]
ピン／機能
No. Pin Name I/O Function
1 DVDD - Digital Power Supply Pin, 4.75 ∼ 5.25V
Power-Down Mode Pin
2 PDN I
BICK I Audio Serial Data Clock Pin in PCM Mode
3
DCLK I DSD Clock Pin in DSD Mode
SDATA I Audio Serial Data Input Pin in PCM Mode
4
DSDL I DSD Lch Data Input Pin in DSD Mode
LRCK I L/R Clock Pin in PCM Mode
5
DSDR I DSD Rch Data Input Pin in DSD Mode
SMUTE I
6
CSN I Chip Select Pin in Serial Mode
DFS0 I Sampling Speed Mode Select Pin in Parallel Mode (Internal pull-down pin)
7
CAD0 I Chip Address 0 Pin in Serial Mode (Internal pull-down pin)
DEM0 I De-emphasis Enable 0 Pin in parallel mode
8
CCLK I Control Data Clock Pin in serial mode
DEM1 I De-emphasis Enable 1 Pin in Parallel Mode
9
CDTI I Control Data Input Pin in Serial Mode
DIF0 I Digital Input Format 0 Pin in PCM Mode
10
DCLK I DSD Clock Pin in DSD Mode
DIF1 I Digital Input Format 1 Pin in PCM Mode
11
DSDL I DSD Lch Data Input Pin in DSD Mode
DIF2 I Digital Input Format 2 Pin in PCM Mode
12
DSDR I DSD Rch Data Input Pin in DSD Mode
13 NC -
Note: All input pins except internal pull-up/down pins should not be left floating.
When at “L”, the AK4397 is in power-down mode and is held in reset.
The AK4397 should always be reset upon power-up.
Soft Mute Pin in Parallel Mode
When this pin goes “H”, soft mute cycle is initiated.
When returning “L”, the output mute releases.
No internal bonding.
Connect to GND.
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[AK4397]
14 P/S I
ACKS I Master Clock Auto Setting Mode Pin in Parallel Mode
15
DZFR O Rch Zero Input Detect Pin in Serial Mode
TST1 O
16
Parallel/Serial Select Pin (Internal pull-up pin)
“L”: Serial Mode, “H”: Parallel Mode
Test 1 Pin in Parallel Mode
Should be open.
DZFL O Lch Zero Input Detect Pin in Serial Mode
TST2 I
17
Test 2 Pin in Parallel Mode (Internal pull-down pin)
Connect to GND.
CAD1 I Chip Address 1 Pin in Serial Mode (Internal pull-down pin)
18 NC -
19 NC -
20 NC -
21 NC -
No internal bonding.
Connect to GND.
No internal bonding.
Connect to GND.
No internal bonding.
Connect to GND.
No internal bonding.
Connect to GND.
22 AOUTRP O Rch Positive Analog Output Pin
23 AOUTRN O Rch Negative Analog Output Pin
24 VSS1 - Ground Pin
25 VDDR - Rch Analog Power Supply Pin, 4.75 ∼ 5.25V
26 VREFHR I Rch High Level Voltage Reference Input Pin
27 VREFLR I Rch Low Level Voltage Reference Input Pin
28 NC -
No internal bonding.
Connect to GND.
29 VREFLL I Lch Low Level Voltage Reference Input Pin
30 VREFHL I Lch High Level Voltage Reference Input Pin
31 VDDL - Lch Analog Power Supply Pin, 4.75 ∼ 5.25V
32 VSS2 - Ground Pin
33 AOUTLN O Lch Negative Analog Output Pin
34 AOUTLP O Lch Positive Analog Output Pin
35 NC -
36 NC -
37 NC -
38 NC -
39 NC -
No internal bonding.
Connect to GND.
No internal bonding.
Connect to GND.
No internal bonding.
Connect to GND.
No internal bonding.
Connect to GND.
No internal bonding.
Connect to GND.
40 VSS3 - Ground Pin
41 AVDD - Analog Power Supply Pin, 4.75 ∼ 5.25V
42 MCLK I Master Clock Input Pin
43 VSS4 - Ground Pin
44 NC -
No internal bonding.
Connect to GND.
Note: All input pins except internal pull-up/down pins should not be left floating.
MS0616-J-02 2009/02
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[AK4397]
■ 使用しないピンの処理について
使用しない入出力ピンは下記の設定を行い、適切に処理して下さい。
(1) パラレルモード (PCMモードのみ)
区分 ピン名 設定
Analog
Digital
(2) シリアルモード
1. PCMモード
区分 ピン名 設定
Analog
Digital
2. DSDモード
・#3, #4, #5ピンのDCLK, DSDL, DSDRを使用する場合
区分 ピン名 設定
Analog
Digital
・#10, #11, #12ピンのDCLK, DSDL, DSDRを使用する場合
区分 ピン名 設定
Analog
Digital
AOUTLP, AOUTLN
AOUTRP, AOUTRN オープン
DCLK(#10), DSDL(#11), DSDR(#12) VSS4に接続
DZFL, DZFR オープン
AOUTLP, AOUTLN
AOUTRP, AOUTRN オープン
DCLK(#3), DSDL(#4), DSDR(#5) VSS4に接続
DZFL, DZFR オープン
AOUTLP, AOUTLN
AOUTRP, AOUTRN オープン
SMUTE VSS4に接続
TST1 オープン
TST2 VSS4に接続
AOUTLP, AOUTLN
AOUTRP, AOUTRN オープン
DIF2, DIF1, DIF0 VSS4に接続
DZFL, DZFR オープン
オープン
オープン
オープン
オープン
MS0616-J-02 2009/02
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[AK4397]
絶対最大定格
(VSS1-4 =0V; Note 1)
Parameter Symbol min max Units
Power Supplies:
Input Current, Any Pin Except Supplies IIN - ±10 mA
Digital Input Voltage VIND −0.3 DVDD+0.3 V
Ambient Temperature (Power applied) Ta −10 70 °C
Storage Temperature Tstg −65 150 °C
Note 1. 電圧は全てグランドピンに対する値です。
Note 2. VSS1-4 は同じアナロググランドに接続して下さい。
注意 : この値を超えた条件で使用した場合、デバイスを破壊することがあります。
また通常の動作は保証されません。
Analog
Analog
Digital
AVDD
VDDL/R
DVDD
−0.3
-0.3
−0.3
6.0
6.0
6.0
V
V
V
推奨動作条件
(VSS1-4 =0V; Note 1)
Parameter Symbol min typ max Units
Power Supplies
(
Note 3)
Voltage
Reference
(
Note 4)
Note 1. 電圧は全てグランドピンに対する値です。
Note 3. AVDD, VDDL/R, DVDDの電源立ち上げシーケンスを考慮する必要はありません。
Note 4. アナログ出力電圧は(VREFH − VREFL)の電圧に比例します。
AOUT (typ.@0dB) = (AOUT+) − (AOUT−) = ±2.8Vpp × (VREFHL/R − VREFLL/R)/5.
注意: 本データシートに記載されている条件以外のご使用に関しては、当社では責任負いかねますので
十分ご注意下さい。
Analog
Analog
Digital
“H” voltage reference
“L” voltage reference
VREFH − VREFL
AVDD
VDDL/R
DVDD
VREFHL/R
VREFLL/R
ΔVREF
4.75
4.75
4.75
AVDD−0.5
VSS
3.0
5.0
5.0
5.0
-
-
-
5.25
5.25
5.25
AVDD
-
AVDD
V
V
V
V
V
V
MS0616-J-02 2009/02
- 7 -
[AK4397]
アナログ特性
(Ta=25°C; AVDD=VDDL/R=DVDD=5.0V; VSS1-4 =0V; VREFHL/R=AVDD, VREFLL/R= VSS;
Input data = 24bit; R
Measurement bandwidth = 20Hz ~ 20kHz; External Circuit:
≥ 1kΩ; BICK=64fs; Signal Frequency = 1kHz; Sampling Frequency = 44.1kHz;
L
Figure 18; unless otherwise specified.)
Parameter min typ max Units
Resolution - - 24 Bits
Dynamic Characteristics (Note 5)
THD+N
fs=44.1kHz
BW=20kHz
fs=96kHz
BW=40kHz
fs=192kHz
BW=40kHz
BW=80kHz
0dBFS
−60dBFS
0dBFS
−60dBFS
0dBFS
−60dBFS
−60dBFS
-
-
-
-
-103
-57
100
-54
100
-54
-51
-93
-
-
-
-
-
-
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
Dynamic Range (−60dBFS with A-weighted) (Note 6) 114 120 dB
S/N (A-weighted) (Note 7) 114 120 dB
Interchannel Isolation (1kHz) 100 110 dB
DC Accuracy
Interchannel Gain Mismatch - 0.15 0.3 dB
Gain Drift (Note 8) - 20 - ppm/°C
Output Voltage (Note 9) ±2.65 ±2.8 ±2.95 Vpp
Load Capacitance - - 25 pF
Load Resistance (Note 10) 1 - - kΩ
Power Supplies
Power Supply Current
Normal operation (PDN pin = “H”)
AVDD + VDDL/R
DVDD (fs ≤ 96kHz)
DVDD (fs = 192kHz)
Power down (PDN pin = “L”) (
AVDD+VDDL/R+DVDD
Note 11)
-
-
-
-
32
21
27
10
47
-
41
100
mA
mA
mA
μA
Power Supply Rejection (Note 12) - 50 - dB
Note 5. Audio Precision System Two使用。平均値測定。測定結果は評価ボードマニュアルを参照下さい。
Note 6.
Note 7.
Figure 18 (回路例2)使用時。 101dB at 16bit data and 118dB at 20bit data.
Figure 18 (回路例2)使用時。 S/N比は入力ビット長に依存しません。
Note 8. (VREFH − VREFL)の電圧は+5V一定。
Note 9. フルスケール電圧(0dB)。出力電圧は(VREFHL/R − VREFLL/R)の電圧に比例します。
AOUT (typ.@0dB) = (AOUT+) − (AOUT−) = ±2.8Vpp × (VREFHL/R − VREFLL/R)/5.
Note 10. Load Resistanceについては、AC負荷(DCカット用コンデンサあり)に対して1k ohm (min)です。
照してください。DC負荷(DCカット用コンデンサなし)に対して1.5k ohm (min)です。
Figure 17を参照してくださ
Figure 18を参
い。Load Resistanceはグランドに対する値です。アナログ特性は出力ピンに接続される容量性負荷に敏感な
ため、容量性負荷が極力小さくなるようにしてください。
Note 11. パワーダウン時、P/S pin = DVDD、それ以外の外部クロック(MCLK, BICK, LRCK)を含む
全てのディジタル入力をVSS4に固定した場合の値です。
Note 12. VREFHL/R pinを+5Vに固定して、AVDD, DVDDに1kHz, 100mVppの正弦波を重畳した場合の値です。
MS0616-J-02 2009/02
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[AK4397]
シャープロールオフ・フィルタ特性(fs = 44.1kHz)
(Ta=25°C; AVDD=VDDL/R=4.75 ∼ 5.25V, DVDD=4.75 ∼ 5.25V; Normal Speed Mode; DEM=OFF; SLOW bit=“0”)
Parameter Symbol min typ max Units
Digital Filter
Passband (Note 13) ±0.01dB
−6.0dB
Stopband (Note 13) SB 24.1 kHz
Passband Ripple PR ±0.005 dB
Stopband Attenuation SA 75 dB
Group Delay (Note 14) GD - 28 - 1/fs
Digital Filter + SCF
Frequency Response: 0 ∼ 20.0kHz - ±0.2 - dB
PB
0
-
22.05
20.0
-
kHz
kHz
シャープロールオフ・フィルタ特性(fs = 96kHz)
(Ta=25°C; AVDD=VDDL/R=4.75 ∼ 5.25V, DVDD=4.75 ∼ 5.25V; Double Speed Mode; DEM=OFF; SLOW bit=“0”)
Parameter Symbol min typ max Units
Digital Filter
Passband (Note 13) ±0.01dB
−6.0dB
Stopband (Note 13) SB 52.5 kHz
Passband Ripple PR ±0.005 dB
Stopband Attenuation SA 75 dB
Group Delay (Note 14) GD - 28 - 1/fs
Digital Filter + SCF
Frequency Response: 0 ∼ 40.0kHz - ±0.3 - dB
PB
0
-
48.0
43.5
-
kHz
kHz
シャープロールオフ・フィルタ特性(fs = 192kHz)
(Ta=25°C; AVDD=VDDL/R=4.75 ∼ 5.25V, DVDD=4.75 ∼ 5.25V; Quad Speed Mode; DEM=OFF; SLOW bit=“0”)
Parameter Symbol min typ max Units
Digital Filter
Passband (Note 13) ±0.01dB
−6.0dB
Stopband (Note 13) SB 105 kHz
Passband Ripple PR ±0.005 dB
Stopband Attenuation SA 75 dB
Group Delay (Note 14) GD - 28 - 1/fs
Digital Filter + SCF
Frequency Response: 0 ∼ 80.0kHz - +0/−1 - dB
Note 13.通過域、阻止域の周波数はfs(システムサンプリングレート)に比例し、PB = 0.4535 × fs(@±0.01dB)、SB =
0.546 × fsです。
Note 14. ディジタルフィルタによる演算遅延で、16/20/24ビットデータが入力レジスタにセットされてからアナログ信号が
出力されるまでの時間です。
PB
0
-
96.0
87.0
-
kHz
kHz
MS0616-J-02 2009/02
- 9 -
[AK4397]
スローロールオフ・フィルタ特性(fs = 44.1kHz)
(Ta=25°C; AVDD=VDDL/R=4.75 ∼ 5.25V, DVDD=4.75 ∼ 5.25V; Normal Speed Mode; DEM=OFF; SLOW bit=“1”)
Parameter Symbol min typ max Units
Digital Filter
Passband (Note 15) ±0.04dB
−3.0dB
Stopband (Note 15) SB 39.2 kHz
Passband Ripple PR ±0.005 dB
Stopband Attenuation SA 72 dB
Group Delay (Note 14) GD - 28 - 1/fs
Digital Filter + SCF
Frequency Response: 0 ∼ 20.0kHz - +0/−5 - dB
PB
0
-
18.2
8.1
-
kHz
kHz
スローロールオフ・フィルタ特性(fs = 96kHz)
(Ta=25°C; AVDD=VDDL/R=4.75 ∼ 5.25V, DVDD=4.75 ∼ 5.25V; DEM=OFF; SLOW bit=“1”)
Parameter Symbol min typ max Units
Digital Filter
Passband (Note 15) ±0.04dB
−3.0dB
Stopband (Note 15) SB 85.3 kHz
Passband Ripple PR ±0.005 dB
Stopband Attenuation SA 72 dB
Group Delay (Note 14) GD - 28 - 1/fs
Digital Filter + SCF
Frequency Response: 0 ∼ 40.0kHz - +0/−4 - dB
PB
0
-
39.6
17.7
-
kHz
kHz
スローロールオフ・フィルタ特性(fs = 192kHz)
(Ta=25°C; AVDD=VDDL/R=4.75 ∼ 5.25V, DVDD=4.75 ∼ 5.25V; Quad Speed Mode; DEM=OFF; SLOW bit=“1”)
Parameter Symbol min typ max Units
Digital Filter
Passband (Note 15) ±0.04dB
−3.0dB
Stopband (Note 15) SB 171 kHz
Passband Ripple PR ±0.005 dB
Stopband Attenuation SA 72 dB
Group Delay (Note 14) GD - 28 - 1/fs
Digital Filter + SCF
Frequency Response: 0 ∼ 80.0kHz - +0/−5 - dB
Note 15.通過域、阻止域の周波数はfs(システムサンプリングレート)に比例し、PB = 0.185 × fs(@±0.04dB)、
SB = 0.888 × fsです。
PB
0
-
79.1
35.5
-
kHz
kHz
MS0616-J-02 2009/02
- 10 -
[AK4397]
DC特性
(Ta=25°C; AVDD=VDDL/R=4.75 ∼ 5.25V, DVDD=4.75 ∼ 5.25V)
Parameter Symbol min typ max Units
High-Level Input Voltage
Low-Level Input Voltage
High-Level Output Voltage (Iout=−100μA)
Low-Level Output Voltage (Iout=100μA)
Input Leakage Current (Note 16) Iin - - ±10 μA
Note 16. DFS0 pinは内部でプルダウン,またP/S pinは内部でプルアップされています。(typ. 100kΩ)このため、DFS0
pin, P/S pinは除きます。
VIH
VIL
VOH
VOL
2.4
-
DVDD−0.5
-
-
-
-
-
-
0.8
-
0.5
V
V
V
V
MS0616-J-02 2009/02
- 11 -
[AK4397]
スイッチング特性
(Ta=25°C; AVDD=VDDL/R=4.75 ∼ 5.25V, DVDD=4.75 ∼ 5.25V)
Parameter Symbol min typ max Units
Master Clock Timing
Frequency
Duty Cycle
LRCK Frequency (Note 17)
Normal Speed Mode
Double Speed Mode
Quad Speed Mode
Duty Cycle
PCM Audio Interface Timing
BICK Period
Normal Speed Mode
Double Speed Mode
Quad Speed Mode
BICK Pulse Width Low
BICK Pulse Width High
BICK “↑” to LRCK Edge (
LRCK Edge to BICK “↑” (
SDATA Hold Time
SDATA Setup Time
DSD Audio Interface Timing
DCLK Period
DCLK Pulse Width Low
DCLK Pulse Width High
DCLK Edge to DSDL/R (
Control Interface Timing
CCLK Period
CCLK Pulse Width Low
Pulse Width High
CDTI Setup Time
CDTI Hold Time
CSN High Time
CSN “↓” to CCLK “↑”
CCLK “↑” to CSN “↑”
Reset Timing
PDN Pulse Width (
Note 17. 通常速モード、2倍速モード、4倍速モードを切り替えた場合はPDN pinまたはRSTN bitで
リセットして下さい。
Note 18. この規格値はLRCKのエッジとBICKの“↑”が重ならないように規定しています。
Note 19. データ送信側に要求される値です。
Note 20. 電源投入時はPDN pinを“L”から“H”にすることでリセットがかかります。DFS1-0 bitを
切り替えた場合はRSTN bitでリセットして下さい。
Note 18)
Note 18)
Note 19)
Note 20)
fCLK
dCLK
fsn
fsd
fsq
Duty
tBCK
tBCK
tBCK
tBCKL
tBCKH
tBLR
tLRB
tSDH
tSDS
tDCK
tDCKL
tDCKH
tDDD
tCCK
tCCKL
tCCKH
tCDS
tCDH
tCSW
tCSS
tCSH
tPD
7.7
40
30
54
108
45
1/128fsn
1/64fsd
1/64fsq
30
30
20
20
20
20
1/64fs
160
160
−20
200
80
80
50
50
150
50
50
150
41.472
60
54
108
216
55
20
MHz
%
kHz
kHz
kHz
%
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
MS0616-J-02 2009/02
- 12 -
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