NJU26220 アプリケーションノート(ハードウェアマニュアル)

NJU26220 アプリケーションノート
ハードウェアマニュアル
新日本無線株式会社
Version 1.01
NJU26220 アプリケーションノート
目
次
1. 概要 ......................................................................................................................................................... 2
2. NJU26220 ブロック図 .............................................................................................................................. 2
3. 応用回路例.............................................................................................................................................. 3
3.1 応用回路例1 “DIR、NJU26220、DAC 使用時の回路例(I2C Bus 使用)” ............................................... 3
3.2 応用回路例2 “ADC、NJU26220、DAC 使用時の回路例(I2C Bus 使用)” .............................................. 3
3.3 応用回路例3 “DIR、ADC、NJU26220、DAC 使用時の回路例(I2C Bus 使用)”..................................... 3
3.4 応用回路例4 “DIR、ADC,NJU26220、DAC 使用時の回路例(4線シリアルバス使用)“............................ 3
4 マスター/スレーブモード .......................................................................................................................... 4
4.1 マスター/スレーブモードの定義 .................................................................................................................. 4
4.2 DSP の MCK クロック信号 .......................................................................................................................... 4
4.3
マスター/スレーブモードの使用方法........................................................................................................ 4
5. DIR の MCK クロック ............................................................................................................................... 4
6. ADC、DAC の MCK クロック .................................................................................................................... 5
7.水晶発振回路 ........................................................................................................................................... 5
8. リセット回路 ............................................................................................................................................. 5
9. 設計上の諸注意 ...................................................................................................................................... 6
<注意事項>
本アプリケーションノートに掲載されている製品の仕様等は,予告なく変更することがあります。
ご使用にあたっては,納入仕様書の取り交わしが必要です。
このアプリケーションノートの掲載内容の正確さには万全を期しておりますが,掲載内容について何らか
の法的な保証を行うものではありません。 とくに応用回路・特性例については,製品の代表的な応用
例を説明するためのものです。 また,工業所有権その他の権利の実施権の許諾を伴うものではなく,
第三者の権利を侵害しないことを保証するものではありません。
Ver. 2010/10/26
-1-
NJU26220 アプリケーションノート
NJU26220 アプリケーションノート
ハードウェアマニュアル
1. 概要
このアプリケーションノートは、NJU26220ハードウエアの使用方法について説明します。
下記の4種類の応用回路の紹介及び、マスター/スレーブモード、MCKクロック、水晶発振回路、リセット
回路、設計上の諸注意、等について説明します。
4種類の応用回路例。
1) DIR、NJU26220、DAC使用時の回路例(I2C Bus使用)
2) ADC、NJU26220、DAC使用時の回路例(I2C Bus使用)
3) DIR、ADC、NJU26220、DAC使用時の回路例(I2C Bus使用)
4) DIR、ADC、NJU26220、DAC使用時の回路例(4線シリアルバス使用)
2. NJU26220 ブロック図
図1に NJU26220 のブロック図を示します。
AD1/SDIN
SCL/SCK
SDA/SDOUT
NJU26220
AD2/SSb
24bit Fixed-point DSP Core
SERIAL
HOST
INTERFACE
BCKO
PROGRAM
CONTROL
LRO
24-BIT x 24-BIT
MULTIPLIER
ALU
RESETb
MCK
CLK
CLKOUT
TIMING
GENERATOR
/ PLL
SERIAL AUDIO
INTERFACE
Front L/R
SDO1
C/SW
SDO2
Rear L/R
SDO3
SDI0-3
BCKI
ADDRESS GENERATION UNIT
LRI
DATA
RAM
FIRMWARE
ROM
PROC
General I/O
INTERFACE
MUTEb
SEL
WDC
図1 NJU26220 ブロック図
注1) NJU26220 のデジタルオーディオ I/O は、4 系統の入力と 3 系統の出力があります。 本回路例で
は、すべての入力端子を使用していません。 入出力を変更する場合は、データシートを参照の上、変
更して下さい。
注2) 本資料の他、NJU26220に関し、次の資料が有ります。参考にしてください。
NJU26200シリーズハードウェア共通仕様書、NJU26220データシート、NJU26220ソフトウェアマニュ
アル。
Ver. 2010/10/26
-2-
NJU26220 アプリケーションノート
3. 応用回路例
次の 4 種類の応用回路について説明します。
1) DIR、NJU26220、DAC使用時の回路例(I2C Bus使用)
2) ADC、NJU26220、DAC使用時の回路例(I2C Bus使用)
3) DIR、ADC、NJU26220、DAC使用時の回路例(I2C Bus使用)
4) DIR、ADC、NJU26220、DAC使用時の回路例(4線シリアルバス使用)
注1) DIR:Digital Interface Receiver、ADC:Analog to Digital Converter、
DAC:Digital to Analog Converter。
注2) 以下、DSPはNJU26220を表します。
注3) 図3~図6の回路例に於いて、ADC及びDACは、常にスレーブモードで動作します。
注4) NJU26220のマスター/スレーブモードは、コマンドにより設定します。
注5) リセット解除後の動作をPROC及びMUTE端子により設定します。(表1参照)
PROC、MUTEb端子は、抵抗(推奨3.3kΩ)を介してVDDIOまたはVSSIOに接続してください。
機能
マスターボリュームを 0dB にします。
7
MUTEb
マスターボリュームをミュートにします。
デフォルト設定に従って信号処理を行います。
9
PROC
信号処理を行いません。信号処理の開始には、専用のスタート
L
コマンドを送信する必要があります。
表1. リセット解除後の動作設定
この応用回路例は、MUTEb=H、PROC=Hとしました。リセット解除後の動作は、マスターボリュームを
0dBとし、デフォルト設定に従い信号処理を行います。
Pin
端子名
設定
H
L
H
3.1 応用回路例1 “DIR、NJU26220、DAC 使用時の回路例(I2C Bus 使用)”
オーディオ入力が、デジタル(DIR 入力)信号の回路例です。
図3は、DIR、DSP及びDACを使用した回路例です。DSPは、スレーブモードで動作します。
DIR は、DAC へ MCK クロックを供給します。
3.2 応用回路例2 “ADC、NJU26220、DAC 使用時の回路例(I2C Bus 使用)”
オーディオ入力が、アナログ(ADC 入力)信号の回路例です。
図4は、ADC、DSP及びDACを使用した回路例です。DSPは、マスターモードで動作します。DSPは、
ADC及びDACへ、MCKクロックを供給します。
3.3 応用回路例3 “DIR、ADC、NJU26220、DAC 使用時の回路例(I2C Bus 使用)”
オーディオ入力が、デジタル(DIR 入力)或いはアナログ(ADC 入力)信号の回路例です。
図5は、DIR、ADC、DSP 及び DAC を使用した回路例です。DSP を、デジタルオーディオ入力時にスレーブ
モード、アナログオーディオ入力時にマスターモード、に設定します。ADC 及び DAC への MCK クロックは、
デジタルオーディオ入力時に DIR から、アナログオーディオ入力時に DSP から、供給します。
注1) デジタルオーディオ入力の時は、DIR、DSP 及び DAC を使用します。DSP を、スレーブモードに設定
します。DIR は、DAC へ MCK クロックを供給します。その際、S1 を DIR 側に設定します。
注2) アナログオーディオ入力の時は、ADC、DSP 及び DAC を使用します。DSP を、マスターモードに設定
します。DSP は、ADC 及び DAC へ、MCK クロックを供給します。その際、S1 を DSP 側に設定します。
3.4 応用回路例4 “DIR、ADC,NJU26220、DAC 使用時の回路例(4線シリアルバス使用)“
DSP を、4線シリアルバスで制御する時の回路例です。
図6は、DIR、ADC、DSP 及び DAC を使用した回路例です。この応用回路例は、DSP を4線シリアルバスで
制御している他、応用回路例3と同じです。
Ver. 2010/10/26
-3-
NJU26220 アプリケーションノート
4 マスター/スレーブモード
DSP のマスター/スレーブモードの定義及び、その使用方法について説明します。
4.1 マスター/スレーブモードの定義
DSP マスターモードの定義は、次のようになります。マスターモードの DSP は、MCK、LRCK、BCK を周辺
IC に対し出力します。周辺 IC は、これらのクロックに同期して動作します。この時、DSP はマスターモードで
ある、と定義します。
DSP スレーブモードの定義は、次のようになります。スレーブモードの DSP は、外部*から LRCK、BCK ク
ロックを入力します。DSP は、外部入力の LRCK、BCK クロックに同期して信号処理を行います。この時、
DSP はスレーブモードである、と定義します。
注) 外部とは、DIR や ADC(ADC マスターモード時)等を示します。
4.2 DSP の MCK クロック信号
マスター/スレーブモードにかかわらず、起動時の内部リセット終了後、CLK 端子からの入力クロックを
MCK 端子にバッファ出力します。NJU26220 への入力クロックは、12.288MHz ですので、MCK の周波数は
12.288MHz となります。
4.3 マスター/スレーブモードの使用方法
DSP のマスター/スレーブモード使用方法について説明します。
1) デジタルオーディオ入力時は、DSP をスレーブモードに設定します。DIR は MCK クロックを、DAC に
供給します。応用回路例1を参照。
2) アナログオーディオ入力時は、DSP をマスターモードに設定します。DSP は MCK クロックを、ADC 及
び DAC に供給します。応用回路例2を参照。
5. DIR の MCK クロック
DIR による MCK クロックの発生方法について説明します。
DIR は、デジタルオーディオ信号から、同期用の MCK クロックを抽出し、DAC 等に供給します。
DIR が、入力信号より MCK を抽出できない時、以下の方法により、DAC 等に MCK クロックを、供給する
ことが出来ます。
DIR による MCK クロック発生方法
1) デジタルオーディオ信号入力がない場合、DIR は内蔵の発振器により、同期用信号(MCK、LRCK、
BCK)を出力します。尚、本応用回路例で使用した DIR は、このタイプです。
2) 水晶発振機能を有する DIR は、デジタルオーディオ入力信号がない場合、水晶発振による MCK ク
ロックを出力します。
3) 外部 MCK クロック入力可能な DIR は、デジタルオーディオ入力信号がない場合、外部入力の
MCK クロックを出力します。
注) DIR を使用する場合は、DSP をスレーブモードに設定します。DIR から出力される MCK クロック
を、DAC等へ供給します。これにより、DSP は DIR のデジタルオーディオ信号を、処理することが
出来ます。
Ver. 2010/10/26
-4-
NJU26220 アプリケーションノート
6. ADC、DAC の MCK クロック
ADC、DAC 及び CODEC の設定について説明します。
入力信号がアナログオーディオの時は、ADC、DAC 及び CODEC を、スレーブモードに設定します。
この時、DSP をマスターモードに設定し、DSP が出力する MCK、LRCK、BCK を、ADC 等へ供給します。
水晶発振器を有する ADC 及び DIR 内蔵の CODEC 等を使用する時は、DSP をスレーブモードで使用でき
ます。この時、ADC 等をマスターモードに設定してください。
7.水晶発振回路
図2に水晶発振回路例を示します。NJU26220 は、内部に PLL 回路を搭載し、12.288MHz の周波数に合
せて設計されています。
使用する水晶振動子により、回路、周波数、発振の余裕度、等は異なります。水晶振動子の回路及び L、
C、R の定数等については、水晶振動子メーカーに、確認が必要です。
CLK
10pF
18
X'tal
12.288MHz
CLKOUT
17
240~1k
10pF
図2 水晶発振回路例
8. リセット回路
リセット回路の設計上の注意点について説明します。
1) リセット信号線は、出来るだけ短く配線し、ノイズ等の影響を受けにくくします。その他、次の対策を行
うと効果的です。
・リセット信号線の近くに、ノイズの発生源となる部品やパターンを、近づけない様にします。
・リセット信号線を、グランド等でガードします。
・信号線の電流ループの空間は、出来るだけ小さくします。
2) リセット信号線が長い時は、次の対策を行うと効果的です。
・リセット信号線に、数10オームの直列抵抗を入れます。
・リセット端子と電源間に、数 k オームのプルアップ抵抗を入れます。
・リセット端子とグランド間に、数 10~100pF 程度のコンデンサを入れます。
Ver. 2010/10/26
-5-
NJU26220 アプリケーションノート
9. 設計上の諸注意
本項では、DSP の回路設計上の注意点について述べます。
1) DSP の電源電圧は、コア電源 VDD,PLL 電源 VDDPLL 及び IO 電源 VDDIO があります。VDD と VDDPLL は、
1.8V、VDDIO は、3.3V を供給します。入力端子の仕様は、5V トレラントです。図3~図6に於いて、周
辺 IC の電源電圧は、3.3V を想定しています。その為、DSP と周辺 IC 間は、直接配線しています。
尚、1.8V 及び 3.3V の電源の立ち上げは、3.3V を先に、続いて 1.8V の順で行うことを推奨します。
2)
DSP 及び周辺 IC の各電源端子とグランド間に、0.1uF のセラミック等のコンデンサを入れます。別途、
DSP の電源とグランド間に、10uF 程度のコンデンサも必要です。
3)
アナログ系へのノイズの影響を少なくする為、アナログ系(ADC 及び DAC)とデジタル系のグランドを、
分離して配線します。適切な箇所で一点アースをし、フレームグランド等に落とします。
4)
プリント基板上で、デジタル信号線の引き回しが長いと、外部からノイズを受け易くなります。また、外
部に対しても、ノイズの放出が増加します。特にデジタル信号線(MCK、BCKO、LRO、DATA、
RESET 等)は、グランド等でガードします。これらの対策として、「太く、短く、配線する」を基本としま
す。
5)
EMI ノイズは、デジタル信号が通る部品及び、配線で囲まれた電流ループの面積と配線長に、依存し
ます。この為、「配線は、ループ面積を小さく、短く、グランドでガードする」が基本となります。
6)
EMI ノイズは、主にデジタルのクロック信号から発生します。各 IC のデジタル信号の出力端子に、数
10 オームのダンピング抵抗を直列に入れると、ノイズは小さくなります。ただし、次段の IC の入力仕
様を、満たすようにして下さい。
* このアプリケーションノートに記述されている対策の効果は、使用する基板の実装条件に
より異なります。
Ver. 2010/10/26
-6-
Digital
Input
DATA
LRCK
BCK
MCK
SCL
SDA
RESET
DIR
(Master)
0.1uF
10uF
10uF
36
35
34
33
32
31
30
29
28
0.1uF
27
3.3V
19
SEL
0.1uF
SDO3
LRO
BCKO
MCK
VDDIO
VSSIO
VSS
VDD
VDDIO
BCKI
VSSIO
VSS
VDD
TEST0
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
4.7
MUTEb
WDC
SDA/SDOUT
PROC
VSSIO
AD2/SSX
NJU26220
(Slave)
VDDIO
SCL/SCK
37
SDO2
38
SDO1
39
1.8V
AD1/SDIN
41
VSSIO
42
VSS
43
VDD
44
VDDIO
40
0.1uF
45
0.1uF
25
0.1uF
24
TEST3
23
TEST2
22
TEST1
21
RESETb
20
SDO0
VDDIO
47
26
CLK
18
VSSIO
240
17
CLKOUT
10uF
46
LRI
+
SDI0
+
48
Reset
IC
VDD
16
0.1uF
SDI3
10pF
SDI2
15
VSS
14
VSSPLL
13
VDDPLL
SDI1
12.288MHz
10pF
0.1uF
3.3K
3.3K
3.3K
0.1uF
0.1uF
RESET
SCL
SDA
MCK
LRCK
BCK
DATA0
DATA1
DATA2
DATA3
DAC
(Slave)
Clock Out
Data IO
RESET
WDC_IN
Micro
Computer
Analog
Output
8ch
WDC端子(8PIN)は、Watch Dog ClocK出力端子で
す。MPUがWDC端子を監視することで、
NJU26220が正常動作しているか確認することがで
きます。詳細は、データシートを参照してください。
3.3K
Ver. 2010/10/26
4.7K
+
4.7K
NJU26220
with DIR/DAC Circuit Diagram
NJU26220 アプリケーションノート
図 3 応用回路例 1 “DIR、NJU26220、DAC 等の回路例(I2C Bus 使用)”
-7-
Analog
Input
10uF
10uF
DATA
RESET
SCL
SDA
MCK
LRCK
BCK
ADC
(Slave)
32
36
35
34
33
31
3.3V
0.1uF
29
30
1.8V
0.1uF
28
19
SDO3
LRO
BCKO
MCK
VDDIO
VSSIO
VDDIO
BCKI
VSSIO
VSS
VDD
TEST0
VDD
VSS
MUTEb
WDC
SDA/SDOUT
PROC
VSSIO
VDDIO
SEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
4.7
0.1uF
AD2/SSX
NJU26220
(Master)
VDDIO
SCL/SCK
SDO2
37
SDO1
38
27
AD1/SDIN
0.1uF
24
TEST3
23
TEST2
22
TEST1
21
RESETb
20
SDO0
39
25
41
VSSIO
42
VSS
43
VDD
44
VDDIO
40
0.1uF
45
0.1uF
26
CLK
18
VSSIO
240
17
CLKOUT
10uF
46
SDI0
47
+
LRI
+
48
Reset
IC
VDD
16
0.1uF
SDI3
10pF
SDI2
15
VSS
14
VSSPLL
13
VDDPLL
SDI1
12.288MHz
10pF
0.1uF
3.3K
3.3K
3.3K
0.1uF
0.1uF
RESET
SCL
SDA
MCK
LRCK
BCK
DATA0
DATA1
DATA2
DATA3
DAC
(Slave)
Clock Out
Data IO
RESET
WDC_IN
Micro
Computer
Analog
Output
8ch
WDC端子(8PIN)は、Watch Dog ClocK出力端子で
す。MPUがWDC端子を監視することで、
NJU26220が正常動作しているか確認することがで
きます。詳細は、データシートを参照してください。
3.3K
Ver. 2010/10/26
4.7K
+
4.7K
NJU26220
with ADC/DAC Circuit Diagram
NJU26220 アプリケーションノート
図 4 応用回路例 2 “ADC、NJU26220、DAC 等の回路例(I2C Bus 使用)”
-8-
Analog
Input
Digital
Input
DIR
S1
0.1uF
DATA
RESET
SCL
SDA
MCK
LRCK
BCK
ADC
(Slave)
DATA
LRCK
BCK
MCK
SCL
SDA
RESET
DIR
(Master)
DSP
0.1uF
10uF
10uF
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
25
26
3.3V
AD1/SDIN
AD2/SSX
SDO3
LRO
BCKO
MCK
VDDIO
VSSIO
VSS
VDD
SDA/SDOUT
SCL/SCK
SDO2
37
SDO1
38
1.8V
NJU26220
(Master/Slave)
0.1uF
VSS
Reset
IC
24
TEST3
23
TEST2
22
TEST1
21
RESETb
20
0.1uF
12.288MHz
10pF
41
VDDIO
40
VSSIO
42
VDD
43
SDO0
39
19
VDDIO
18
VSSIO
240
17
CLK
16
CLKOUT
0.1uF
15
VDD
14
VSS
SDI3
44
0.1uF
VDDIO
BCKI
VSSIO
VSS
VDD
TEST0
MUTEb
WDC
PROC
VSSIO
VDDIO
SEL
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3.3K
3.3K
3.3K
0.1uF
0.1uF
RESET
SCL
SDA
MCK
LRCK
BCK
DATA0
DATA1
DATA2
DATA3
DAC
(Slave)
Clock Out
Data IO
RESET
WDC_IN
Micro
Computer
Analog
Output
8ch
WDC端子(8PIN)は、Watch Dog ClocK出力端子で
す。MPUがWDC端子を監視することで、
NJU26220が正常動作しているか確認することがで
きます。詳細は、データシートを参照してください。
0.1uF
10
11
4.7
0.1uF
10uF
13
VSSPLL
SDI2
45
VDDPLL
SDI1
46
SDI0
47
+
48
+
LRI
10pF
3.3K
Ver. 2010/10/26
4.7K
+
4.7K
NJU26220
with DIR/ADC/DAC Circuit Diagram
NJU26220 アプリケーションノート
図 5 応用回路例 3 “DIR、ADC、NJU26220、DAC 等の回路例(I2C Bus 使用)”
-9-
Analog
Input
Digital
Input
10uF
10uF
DATA
RESET
SCL
SDA
MCK
LRCK
BCK
ADC
(Slave)
MCK
DATA
LRCK
BCK
SDA
SCL
RESET
DIR
(Master)
3.3V
1.8V
Reset
IC
DIR
S1
27
SCK
DSP
0.1uF
0.1uF
36
35
34
33
32
31
30
29
SDOUT 28
26
25
SSX
SDIN
SDO3
LRO
BCKO
MCK
VDDIO
VSSIO
VSS
VDD
SDA/SDOUT
SCL/SCK
AD2/SSX
AD1/SDIN
TEST1
21
SDO1
12.288MHz
10pF
NJU26220
(Master/Slave)
0.1uF
24
TEST3
23
TEST2
22
37
VDDIO
40
VSSIO
41
SDO2
38
0.1uF
20
RESETb
240
VSS
42
SDO0
39
VDDIO
19
VSSIO
18
CLK
17
CLKOUT
16
0.1uF
15
VDD
VDD
43
14
VSS
SDI3
44
0.1uF
13
5
VDD
4
VSS
3
VSSIO
2
BCKI
1
VDDIO
0.1uF
0.1uF
SDOUT
SCK
SSX
SDIN
RESET
SCL
SDA
MCK
LRCK
BCK
DATA0
DATA1
DATA2
DATA3
DAC
(Slave)
Clock Out
Data IO
RESET
Data_In
Clock
Chip_Select
Data_Out
WDC_IN
Micro
Computer
Analog
Output
8ch
WDC端子(8PIN)は、Watch Dog ClocK出力端子で
す。MPUがWDC端子を監視することで、
NJU26220が正常動作しているか確認することがで
きます。詳細は、データシートを参照してください。
0.1uF
11
VDDIO
10
VSSIO
9
PROC
3.3K
8
WDC
7
MUTEb
3.3K
6
TEST0
3.3K
SEL
12
4.7
0.1uF
10uF
VSSPLL
45
VDDPLL
SDI2
46
SDI1
47
SDI0
48
+
LRI
10pF
3.3K
Ver. 2010/10/26
+
4.7K
+
4.7K
NJU26220
with DIR/ADC/DAC Circuit Diagram
NJU26220 アプリケーションノート
図 6 応用回路例 4 “DIR、ADC,NJU26220、DAC 等の回路例(4 線シリアルバス使用)”
- 10 -