Single-Supply 16-Bit Sigma Delta Stereo ADC applications requiring a single 5 V power supply.audio pass band. The high order of the modulator randomizes theEach single-ended channel consists of a fourth order one-bitmodulator output, reducing idle tones in the AD1870 to verynoise shaping modulator and a digital decimation filter. An on-chiplow levels. Because its modulator is single bit, the AD1870 isvoltage reference, stable over temperature and time, defines theinherently monotonic and has no mechanism for producingfull-scale range for both channels. Digital output data from bothdifferential linearity errors.channels are time multiplexed to a single, flexible serial inter-face. The AD1870 accepts a 256 × f or a 384 × f input clockS SThe input section of the AD1870 uses autocalibration to correct(f is the sampling frequency) and operates in both serial portSany dc offset voltage present in the circuit, provided that the inputsMaster and Slave Modes. In Slave Mode, all clocks must be ex-are ac-coupled. The single-ended dc input voltage can swingternally derived from a common source.between 0.7 V and 3.8 V typically. The AD1870 antialias inputcircuit requires four external 470 pF NPO ceramic chip filterInput signals are sampled at 64 × f onto internally bufferedScapacitors, two for each channel. No active electronics are needed.switched capacitors, eliminating external sample-and-hold ampli-Decoupling capacitors for the supply and reference pins arefiers and minimizing the requirements for antialias filtering at thealso required.input. With simplified antialiasing, linear phase can be preservedacross the pass band. The on-chip single-ended-to-differential sig-The dual-digital decimation filters are triple-stage, finite impulsenal converters save the board designer from having to provideresponse filters for effectively removing the modulator’s highthem externally. The AD1870’s internal differential architecturefrequency quantization noise and reducing the 64 × f single-bitSprovides increased dynamic range and excellent power supplyoutput data rate to an f word rate. They provide linear phaseSrejection

Single-Supply 16-Bit Sigma Delta Stereo ADC# AD1870AR Technical Documentation

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The AD1870AR is a high-performance, 24-bit stereo audio ADC primarily employed in professional audio recording and processing applications. Key use cases include:

-  Digital Mixing Consoles : Provides high-resolution analog-to-digital conversion for multiple audio channels in professional mixing environments
-  Multitrack Recording Systems : Enables simultaneous conversion of multiple analog audio signals to digital format in studio recording equipment
-  Broadcast Audio Equipment : Used in radio/TV broadcast consoles for maintaining audio quality throughout the signal chain
-  High-End Consumer Audio : Integrated into premium home theater systems and audiophile-grade digital audio workstations

### Industry Applications
 Professional Audio Industry 
- Studio recording equipment
- Live sound reinforcement systems
- Post-production audio processors
- Musical instrument digital interfaces

 Broadcast Industry 
- On-air mixing consoles
- Outside broadcast vehicles
- Radio station automation systems
- Television audio control rooms

 Installation Sound Systems 
- Conference room audio systems
- Performing arts centers
- Houses of worship audio installations

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  High Dynamic Range : 105 dB typical performance ensures minimal noise floor
-  Low THD+N : <0.002% at 1 kHz maintains signal integrity
-  Flexible Interface : Supports multiple digital audio formats (I²S, left-justified, right-justified)
-  Integrated Features : On-chip digital filters and decimation filters reduce external component count
-  Robust Performance : Excellent PSRR (Power Supply Rejection Ratio) minimizes power supply noise sensitivity

 Limitations: 
-  Power Consumption : Requires careful thermal management in multi-channel designs
-  Clock Sensitivity : Demands precise master clock generation for optimal performance
-  Cost Consideration : Higher per-channel cost compared to consumer-grade ADCs
-  Design Complexity : Requires experienced analog design expertise for optimal implementation

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Power Supply Design 
-  Pitfall : Inadequate decoupling leading to performance degradation
-  Solution : Implement star grounding and use multiple decoupling capacitors (10 µF tantalum + 100 nF ceramic) at each power pin

 Clock Management 
-  Pitfall : Jittery master clock causing increased THD and reduced SNR
-  Solution : Use low-jitter crystal oscillators or dedicated clock generator ICs with proper termination

 Analog Input Configuration 
-  Pitfall : Improper differential input configuration resulting in common-mode noise
-  Solution : Implement fully differential input stages with matched impedance networks

### Compatibility Issues

 Digital Interface Compatibility 
- The AD1870AR supports multiple interface formats, but requires careful configuration:
  - I²S mode: Compatible with most modern DSPs and audio processors
  - Left-justified mode: May require timing adjustments with some processors
  - Right-justified mode: Limited compatibility with newer digital audio systems

 Voltage Level Matching 
- Digital I/O operates at 5V logic levels, requiring level shifters when interfacing with 3.3V systems
- Analog inputs optimized for ±5V differential signals; single-ended operation requires external circuitry

### PCB Layout Recommendations

 Power Distribution 
- Use separate analog and digital ground planes connected at a single point
- Implement power plane segmentation for analog and digital supplies
- Place decoupling capacitors as close as possible to power pins

 Signal Routing 
- Route analog inputs as differential pairs with controlled impedance
- Keep digital outputs away from analog input traces
- Use ground shields between analog and digital sections

 Component Placement 
- Position crystal oscillators close to the device with minimal trace length
- Place reference voltage components in quiet areas of the board
- Use surface-mount components