Type-c快充加音频芯片深度解析（LDR6023C）

目前手机大部分都取消了3.5mm耳机接口，那么用有线耳机的用户就需要用到一个Type-C转3.5mm耳机接口的转接器，这里笔者分析了市面上大部分的转接器都是大同小异，直到我了解到乐得瑞科技推出的LDR9201音频芯片，确实有不少过人之处。

LDR9201 是深圳市乐得瑞科技推出的高度集成的单芯片 USB 音频控制器，内置时钟，为 耳机应用节省外部 12MHz 晶振。LDR9201 支持 96 KHz 24 位采样率与外部音频编解码器 （24 位/96KHz I2S 输入和输出），并内置 16/24 位 ADC 立体声、16/24 位 DAC 立体声、耳 机驱动器、五段硬件均衡器、音频 PLL、USB 时钟振荡器和 USB FS 控制器。外部 EEPROM 如 24C02~24C16 的连接为 USB VID/PID/产品字符串、默认增益设置和其他定制需求提供了灵活 性。LDR9201 为 Windows / MAC / Android 等操作系统的 USB 音频解决方案提供最简洁的 BOM。

特点：

◇ 符合 USB 2.0 规范的全速运行模式

◇ 符合 USB 音频设备类规范 v1.0

◇ 支持 44.1KHz/48KHz/96KHz、16bit/24bit 采样率

◇ 嵌入式数字混音器，开机后默认混音器静音（由操作系统控制） 当设置单声道 ADC 时，两个 DAC 通道都与该单个 ADC 数据混合 设置立体声 ADC 时，左声道 DAC 与左声道 ADC 数据混合，右声道 DAC 与右声道 ADC 数 据混合

◇ 电源模式的 ROM 可选设置（USB 总线电源 100mA：默认或 500mA 配置）

◇ ADC 和 DAC 默认支持 16 位和 24 位，48KHz 采样率

◇ 内置耳机驱动，最大 16 欧负载驱动

◇ ADC 输入到 DAC 输出数据路径可选

◇ 嵌入式 I2S 接口（主/从模式），用于 16/24 位编解码器 DAC/ADC（EEPROM 可选）

◇ 嵌入式 SPDIF 输入和输出接口，用于 16/24 位编解码器 DAC/ADC（EEPROM 可选）

◇ 嵌入式 12MHz 晶振

◇ 支持 USB 挂起/恢复模式

◇ 内置 USB 收发器

◇ 对于耳机功能，USB 音频功能拓扑有 2 个输入端，2 个输出端，1 个混频器单元，1 个选择器单元和 3 个功能单元（某些单元可以通过 ROM 代码选项使能）

◇ 支持 1 个控制端点，1 个同步输出端点，1 个同步输入端点，一个端点中断（HID 使用 中断输入和控制输出）

◇ 备用零带宽设置，用于在此设备不活动时释放 USB 总线上的播放带宽

◇ 音量增大、音量减小、播放静音、录音静音、下一首曲目、上一首曲目、停止、播放和 暂停的引脚，由用户直接控制

◇ 支持音量增大、音量减小、播放静音、下一首曲目、上一首曲目、停止、播放和暂停

◇ 用于外部 MCU 控制的两线串行总线 (I2C Bus)

◇ 可以通过 MCU 访问整个 EEPROM 空间

◇ 用于主机同步控制的 USB HID

◇ 外部串行 EEPROM (24C02~24C16) 接口，用于特定的 USB VID、PID、产品字符串、序 列号、默认增益、默认 EQ 设置、播放/录制使能等选项

◇ 通过 HID 或特定要求的 EEPROM 写入功能，以方便批量生产

◇ 预加载的 VID、PID 和产品字符串以及具有设置优先级的设计选项： 1.外部 EEPROM 2. 嵌入式 ROM

◇ 特定的请求和新的虚拟寄存器（10XX_10XX；其中 XX 可以通过寄存器写入和回读来设 置以进行验证），以用于软件保护

◇ 可通过 HID 读/写 GPIO 和 MCU 接口寄存器

◇ 真正的无接地电容耳机放大器解决方案

◇ 支持 TRRS 音频插孔的 CTIA/OMTP 自动切换（EEPROM 可选）

◇ 支持 AD Key 检测（EEPROM 可选）

◇ 支持 RGB LED（EEPROM 可选）

◇ 支持 HID 键盘（EEPROM 可选）

◇ 支持 IIC 初始化外部编解码器（EEPROM 可选）

◇ 内嵌 1.2V POR

◇ 内嵌 3.3V 至 5V（具有 250mA 能力）和 1.2V 至 3.3V 稳压器, 可用于单个外部 5V 电 源

◇ 内嵌旋转编码器接口，可用于音量控制（EEPROM 可选）

◇ 1.2V 数字内核和音频 PLL 功能、3.3V USB PLL 功能和 ADC/DAC 功能

◇ 兼容 Win XP、Win 7、Win 10、Mac OS、Linux OS 和 Android OS，无需安装驱动

框图和说明

线路输入和 USB 模式默认设置

自动增益控制 (AGC)

LDR9201 具有 AGC（自动增益控制）功能。 可用于自动调整 ADC 的输出范围，使 ADC 输 出保持在一个稳定的范围内。AGC 控制示意图如下图，增益可调范围为-23dB~+40dB，每 一步调节 1dB。

AGC 参数可在 EEPROM 中设置。控制特点包括时间稳定性、误差范围、主动方式、保持时间、 调速等，这些参数需要单独设置。其操作示意图如下： AGC 调谐的目标是在两条蓝线内。 如前图所示，信号在蓝线区间以下时，AGC 会将信号放大到 蓝线区间。 相反，当信号超过蓝色区间， AGC 则将信号下降到蓝色范围。

多功能键（4 键）

LDR9201 最多支持 4 个多功能键。通过 EEPROM 设置，每个多功能键最多可以有四种不同 的按键操作方式。四种不同的按键操作为“一次短按”、“连续两次短按”、“一次短按一次 长按”和“一次长按”。每个多功能键针对不同的功能需求，对应不同的控制方式，从而达到 精简按键数量的目的。设置图如下：

LED 闪光灯 LDR9201 具有立体声音频波形梯度指示功能。通过 EEPROM 设置，最多可提供 6 个指示信号 （L/R 之差，每个通道共用 3 个指示信号）。指示信号可接 LED 做音频输出梯度指示。当音频 信号为零时，可将 LED 设置为呼吸灯以增加产品多样性。

功能图如下：

设置音频输出指示灯时，可根据需要的输出范围进行调整; 每个指示灯信号可以有 16 级 的建议音频设置值。

五段均衡器

LDR9201 在播放路径上内置了 5 Band EQ 功能，供用户进行音效调整。 五段均衡器的频 率分别固定在 60Hz、300Hz、1.2KHz、3.6KHz 和 12KHz。 每个频段的增益可设置为+12dB～- ∞dB，如下：

用户可根据需要调节多种音效； 调整后的结果将存储在 EEPROM 中，可以使用单个按钮以循环 方式改变不同的音效，同时还提供单个 LED 用于指示 ON / OFF 音效。 默认情况下，LDR9201 内置了一个低音炮声音设置，因此在没有外部 EEPROM 的情况下，仍然有一个 EQ 声音转换供 用户使用。 预设低音（SUBWOOFER）声音设置如下：

参考方案部分电路图如下：