浅析24bits/192KHz数字音频接收芯片WM8805的性能——转帖

广州流民 · 发表于 2013-3-11 15:29

偶然见到《浅析24bits/192KHz数字音频接收芯片WM8805的性能》这篇文章，作者是“金悦音响”，感觉很不错，其中特别提到WM8805在接收176.4KHz取样率的信号存在的问题，作者甚至断言，WM8805不如CS8416。原链接：http://jun851.blog.163.com/blog/static/31134971201121102316948/

发挥拿来主义，与君分享，全文如下：

英国欧胜（wolfson）公司的数字音频接收芯片WM8805具有功能多，性能也很优越的特点。其支持8路24bits/192KHz的SPDIF输入，和1路SPDIF输出，内置先进带抖动衰减的锁相环使时钟周期抖动小于50ps RMS。能自动侦测取样频率，自动识别非音频数据而输出一个控制外部静音的信号。具有硬件控制，和软件控制方式，软件控制方式分别有I2C输入控制和SPI输入控制，运用比较灵活。

其内部电路方框图如下：

从WM8805的内部可以看出，它是一片具有完整数字音频接收和发送功能的IC。通过软件控制方式，可以灵活设置和使用其各种功能。如果采用硬件控制模式，则所能实现的功能要少很多。通过设置第7脚的电平高低，在复位时就可以实现软硬件控制方式的设置，接地则为硬件控制，通过电阻接电源则为软件控制模式。
      WM8805和WM8741的配合使用，可以拥有比较温暖细腻的音质。我个人在使用的过程中发现WM8805的一些问题。在做SPDIF接收的时候，比如播放器在播放完一首歌曲切换到下一首的过程中，会有一些非音频信号下来，但是WM8805似乎不能完全识别，从而造成有一些小噪声输出。另外一个对于176.4KHz的取样率的数字音频，WM8805的支持就不那么友好。因为对于这个取样率信号的接收，需要通过软件修改WM8805内部的PLL设置值，PLL的设置模式有4种：
      mode1接收176.4KHz—192KHz
      mode2接收88.2KHz—96KHz
      mode3接收44.1KHz—48KHz
      mode4接收32KHz
      在mode1时，PLL参数寄存器是一种设置值，而在mode2/3/4则是另外一种相同的值。但是在接收176.4KHz时，PLL的参数值不是设置在mode1的方式下的，而是设置成mode2/3/4下的。但是WM8805接收到176.4KHz或者192KHz取样率的信号都是识别成192KHz的，也就是说通过WM8805的取样率信息是无法知道接收到的数字信号具体取样率是176.4KHz还是192KHz，而此时只能按mode1的方式去设置。如果此时输入的信号确是176.4KHz的话，PLL的参数值就设置得不对，造成DAC输出夹有很大的噪声。要很好使之很好的接收176.4KHz取样率的信号，则必须用一个电路识别从WM8805输出的LRCLOCK的具体取样率，然后给到控制MCU，才能准确的给予WM8805的设置PLL值。
      这个在客观上就给我们设计带来一些麻烦，感觉这是WM8805的一大败笔。事实上也是这样，上次拿到欧博真176.4KHz取样率的音乐文件，在播放器里播，播放器本身输出的模拟信号是很干净的，但是通过SPDIF输出驳接到由WM8805和WM8741组成的DAC解码器，输出就夹带很大噪声。就单单从这个层面来说，WM8805跟CRYSTAL产品的差距还是有一节的。所以如果是DIY发烧DAC解码器的话，还是考虑使用CS8416等更具发烧性吧。

广州流民 · 发表于 2013-3-11 15:53

原作者博客上还有其它几篇关于DAC设计的经验分享，关于WM8741部分也提出有意思的讲解。

szbruce888 · 发表于 2013-3-11 16:43

楼主很强大！

LeonBernieniv · 发表于 2013-3-11 17:29

还真是的，不知是不幸还是有幸，反正缘分让我碰上无数次8805，加上声卡的176.4支持缺陷，不是沙声一片就是以88.2重播，反正spdif从来没正确播放过176.4，倒是6631可以得偿所愿。
这篇文章以前也曾拿去给厂机商看，答曰文件问题，明知是搪塞之言，我又不是喜欢较真闹腾的人，也自由他说去。

Jeff_Zhu · 发表于 2013-3-11 17:32

是作者的软控没搞好吧。8805做好了很不错的，性能强劲，176.4从来就不是问题。比cs8416之类的强很多

麻烦不等于不好，cs8416只是容易用而已，难道容易用的就一定是发烧的？

swing · 发表于 2013-3-11 17:42

8805的问题不在于174.6K，而是锁定慢，对前端输出电平、频率误差等要求比较高，如果前端在换曲等操作时无信号输出，会出现1L所说的可闻噪声，不过既然软控，这点问题应该可以克服。

BTW，8805音质确实不错，跟9001对比过，换个DIR比换电容来得明显。

LeonBernieniv · 发表于 2013-3-11 17:43

JEFF是最了然的，在1704那个帖子里除了几处亮点要点，其实一笔带过的东西也都是做足功夫的！
另外早在田雨做1955MKII的时候，被人问及软控细节，也基本已经说清。

octflower · 发表于 2013-3-11 17:45

是作者的软控没搞好吧。8805做好了很不错的，性能强劲，176.4从来就不是问题。比cs8416之类的强很多

麻烦 ...
Jeff_Zhu 发表于 2013-3-11 17:32

Jeff_Zhu 兄你好 8805貌似必须上软控如果硬控会存在哪些问题老兄是否研究过？

shaoyou · 发表于 2013-3-11 17:46

我也不建议安装8805和8741的dac，我装了一个，麻烦不断。
问题：1，有时有噪音，应该是数字接收不稳造成的。2，关机是吱的叫一声，估计是模拟和数字电源电压不同步消失造成的。3几个部位发热严重。
http://www.hifime.net/forum.php? ... &page=5#pid4614

Gogo · 发表于 2013-3-11 17:47

菜鸟学习下

Jeff_Zhu · 发表于 2013-3-11 18:42

Jeff_Zhu 兄你好 8805貌似必须上软控如果硬控会存在哪些问题老兄是否研究过？
octflower 发表于 2013-3-11 17:45

硬控不能上176.4和192，并且在PLL的设置和失锁时的处理都不够好。

刀尖踢踏舞 · 发表于 2013-3-11 19:05

回复 10# shaoyou

应该是输出信号静音的问题，我遇到过这种。 DIR9001就不会有这种情况。

直接上软控，应该可能解决。

Jeff_Zhu · 发表于 2013-3-11 19:19

WM8805使用中需要注意的一点的是PVDD，也就是11脚，必须独立供电，并且需要用低噪声的LDO独立供电。切记。

shaoyou · 发表于 2013-3-11 19:51

回复 14# Jeff_Zhu

已经独立供电，但是还是有问题。8805加软控，业余条件下很难完成，有现成的？

Jeff_Zhu · 发表于 2013-3-11 20:07

回复 Jeff_Zhu

已经独立供电，但是还是有问题。8805加软控，业余条件下很难完成，有现成的？
shaoyou 发表于 2013-3-11 19:51

现成的不知道了，噪音可能是接收端的布线问题。关机的声音是因为关机时序未做，正确的做法是在电压刚开始跌落时就把rst脚拉低，同时，输出的继电器断开，同样，开机的时序也要做处理才是，否则开关机的冲击声不可避免

haluo · 发表于 2013-3-11 22:17

1楼的论断是典型的自己没法用好怪芯片不行。

haluo · 发表于 2013-3-11 22:22

本帖最后由 haluo 于 2013-3-11 22:23 编辑

回复 15# shaoyou

8805业余条件下不难完成，有一定的英文功底+耐心+细心就能搞定了。
我年前关于8805的试验。
http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=660168

dadiao · 发表于 2013-3-11 22:29

这个只能说，有能力的上8805，能出好效果。只会焊的就用8416吧，简单易用，效果尚可。

LeonBernieniv · 发表于 2013-3-12 09:06

多说一句，176.4KHz的问题还要前移到PC端的声卡SPDIF输出，早期声卡即便是HDSP9632参数都没有176.4，HDSPe AIO就强劲许多；Envy24的I2S可以，但是SPDIF又没有，所以除非用外部芯片实现，象数字进行曲之类的就想都别想。

LeonBernieniv · 发表于 2013-3-12 09:20

还有篇“XMOS USB Audio 2.0 可以支持采样率176.4kHz的S/PDIF输出”的文章，链接不方便贴。
大致原理应该类同（说错别骂我

），参考了解一下。

最近有很多人反映XMOS USB Audio 2.0的SPDIF输出不支持176.4khz。其实，这种说法并不完全正确。今天我就来给大家讲解下这其中的原由。

可以这么说，如果没做任何修改的话，原本XMOS官方出的XMOS USB Audio 2.0参考设计板是不支持176.4kHz的S/PDIF输出的。为什么会出现这样的情况呢？原来问题不是出在XMOS XS1-L1的芯片身上，而是USB AUDIO 2.0板子上面的时钟晶振的问题。

我们先来看看板子是如何选择时钟，来做到可以支持不同采样率的音源！以L1_128pin的芯片为例，在芯片的X0D51端口上的MCLK_SEL就是用来作为选择时钟的控制引脚。

当MCLK_SEL为低时，选择11.2896MHz的晶振，从而可以支持44.1kHz，88.2kHz和176.4kHz的采样率。
当MCLK_SEL为高时，选择24.576MHz的晶振，从而可以支持48kHz，96kHz和192kHz的采样率。

那么，为什么I2S会支持以上所有的采样率，而SPDIF却不可以呢？原因就在于：SPDIF要求双倍于I2S的采样时钟，因此这样除下来就支持不到176.4k了。

那如何才能解决这个问题呢？
其实很简单，只需两个步骤：
1.修改板子上的晶振，将11.2896MHz的晶振换成两倍的，也就是22.5792MHz即可。
2.修改软件，用XDE打开USB-Audio-2.0-Software-Reference-Design(3.3)[11.2.0]源码，在app_usb_aud_l1 -> src -> customdefines.h 中找到以下代码：

/* Master clock defines (in Hz) */
#define MCLK_441 (256*44100) /* 44.1, 88.2 etc */
#define MCLK_48 (512*48000) /* 48, 96 etc */

将其改为以下的代码即可：

/* Master clock defines (in Hz) */
#define MCLK_441 (512*44100) /* 44.1, 88.2 etc */
#define MCLK_48 (512*48000) /* 48, 96 etc */

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