Texas Instruments PCM5120-Q1 2通道Burr-Brown?音頻 ADC可對(duì)同時(shí)多達(dá)兩個(gè)模擬通道或四個(gè)數(shù)字通道進(jìn)行采樣，用于脈沖密度調(diào)制 (PDM) 麥克風(fēng)輸入。PCM5120-Q1提供線路和麥克風(fēng)輸入，支持單端和差分輸入配置。該器件集成了可編程通道增益、數(shù)字音量控制、可編程麥克風(fēng)偏置電壓、鎖相環(huán) (PLL)、可編程高通濾波器 (HPF)、雙四路濾波器和低延遲濾波器模式。它允許高達(dá)768kHz的采樣率。ACD提供時(shí)分多路復(fù)用（TDM）、^I2S^或左對(duì)齊（LJ）音頻格式，并可通過^I2C^接口進(jìn)行控制。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments PCM5120-Q1 2通道Burr-Brown?音頻ADC數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

這些集成的高性能特性，加上可由3.3V或1.8V單電源供電，使得TI PCM5120-Q1 ADC非常適合用于遠(yuǎn)場(chǎng)麥克風(fēng)錄制應(yīng)用中空間受限的音頻系統(tǒng)。

PCM5120-Q1采用20引腳WQFN封裝，額定溫度范圍為-40°C至+125°C。

特性

多通道高性能ADC：
- 2通道模擬麥克風(fēng)或線路輸入
- 4通道數(shù)字PDM麥克風(fēng)
- 多達(dá)2x模擬通道和多達(dá)2x數(shù)字麥克風(fēng)通道
ADC線路和麥克風(fēng)差分輸入性能：
- 動(dòng)態(tài)范圍（DR）：
  - 支持120dB動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)器 (DRE)
  - 108dB，DRE禁用
- –95dB THD+N
ADC通道求和模式，DR性能：
- 111dB，DRE禁用，2通道求和
ADC輸入電壓：
- 差分，2V~~RMS~~ 滿量程輸入
- 單端，1V~~RMS~~ 滿量程輸入
ADC采樣率（f S ）= 8kHz至768kHz
可編程通道設(shè)置：
- 通道增益：0dB至42dB（0.5dB步進(jìn)）
- 數(shù)字音量控制：–100dB至27dB
- 增益校準(zhǔn)，分辨率0.1dB
- 相位校準(zhǔn)，分辨率為163ns
可編程麥克風(fēng)偏置或電源電壓生成
低延遲信號(hào)處理濾波器選擇
可編程HPF和雙四通道數(shù)字濾波器
自動(dòng)增益控制器 (AGC)
語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè) (VAD)
^I2C^控制接口
集成式高性能音頻PLL
自動(dòng)時(shí)鐘分頻器設(shè)置配置
音頻串行數(shù)據(jù)接口：
- TDM、^I2S^或左對(duì)齊（LJ）格式
- 字長(zhǎng)度為16位、20位、24位或32位
- 主接口或從接口
3.3V或1.8V單電源運(yùn)行
3.3V或1.8V I/O電源運(yùn)行
1.8V AVDD電源在48kHz采樣率下的功耗為9.5mW/通道

簡(jiǎn)化框圖

功能框圖

高性能音頻ADC PCM5120-Q1技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、PCM5120-Q1概述

PCM5120-Q1是德州儀器(TI)推出的一款Burr-Brown?系列2通道、768kHz采樣率的高性能音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，專為汽車和工業(yè)音頻應(yīng)用設(shè)計(jì)。該器件采用WQFN封裝(20引腳，3mm×3mm)，工作溫度范圍-40°C至+125°C，符合汽車級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

?主要特性?：

支持2通道模擬麥克風(fēng)/線路輸入或4通道數(shù)字PDM麥克風(fēng)輸入
動(dòng)態(tài)范圍(DRE啟用時(shí))：120dB；DRE禁用時(shí)：108dB
THD+N：-95dB
可編程增益范圍：0dB至42dB，步進(jìn)0.5dB
數(shù)字音量控制：-100dB至27dB
支持TDM、I2S或左對(duì)齊(LJ)音頻格式
集成高性能PLL和時(shí)鐘發(fā)生器
單電源供電：3.3V或1.8V
低功耗：9.5mW/通道(48kHz采樣率)

二、關(guān)鍵功能解析

1. 模擬前端設(shè)計(jì)

PCM5120-Q1提供靈活的輸入配置：

?差分/單端輸入?：支持2VRMS差分或1VRMS單端全尺度輸入
?可編程輸入阻抗?：2.5kΩ、10kΩ或20kΩ可選
?直流/交流耦合?：支持兩種耦合方式，內(nèi)置快速充電電路
?共模抑制?：高達(dá)60dB的CMRR性能

典型連接方式包括：

單端DC耦合：INxP接信號(hào)，INxM直接接地
單端AC耦合：INxP通過電容接信號(hào)，INxM通過電容接地
差分AC耦合：INxP和INxM通過電容分別接信號(hào)正負(fù)端

2. 數(shù)字處理鏈

PCM5120-Q1集成了完整的數(shù)字信號(hào)處理鏈：

? 可編程增益放大器(PGA) ?：0-42dB增益，0.5dB步進(jìn)
? 動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)器(DRE) ?：可擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍至120dB
? 自動(dòng)增益控制(AGC) ?：目標(biāo)電平-36dB至-6dB可調(diào)
?數(shù)字濾波器?：
- 可編程高通濾波器(HPF)
- 多達(dá)12個(gè)可配置雙二階濾波器
- 三種抽取濾波器可選(線性相位/低延遲/超低延遲)
?數(shù)字音量控制?：-100dB至+27dB范圍

3. 時(shí)鐘架構(gòu)

器件提供靈活的時(shí)鐘方案：

?主/從模式?：可配置為時(shí)鐘主設(shè)備或從設(shè)備
?PLL支持?：集成低抖動(dòng)PLL，支持多種參考時(shí)鐘
?自動(dòng)時(shí)鐘檢測(cè)?：自動(dòng)識(shí)別FSYNC頻率和BCLK比率
?多采樣率支持?：8kHz至768kHz，兼容48kHz和44.1kHz系列

三、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

1. 汽車主動(dòng)降噪系統(tǒng)

PCM5120-Q1非常適合汽車主動(dòng)降噪(ANC)應(yīng)用：

高動(dòng)態(tài)范圍(120dB)可捕捉車內(nèi)各種聲壓級(jí)的噪聲
多麥克風(fēng)輸入支持4路PDM麥克風(fēng)陣列
低延遲處理模式(<7個(gè)采樣周期)確保實(shí)時(shí)性
寬溫度范圍(-40°C至+125°C)適應(yīng)汽車環(huán)境

?設(shè)計(jì)要點(diǎn)?：

使用差分輸入配置提高抗干擾能力
啟用DRE功能處理大動(dòng)態(tài)范圍的噪聲信號(hào)
選擇低延遲數(shù)字濾波器減少系統(tǒng)延遲
合理布局麥克風(fēng)偏置電路，避免串?dāng)_

2. 車載信息娛樂系統(tǒng)

在車載音響和通訊系統(tǒng)中，PCM5120-Q1可提供：

高品質(zhì)語(yǔ)音采集，支持免提通話
多區(qū)域音頻采集，用于乘客區(qū)語(yǔ)音控制
支持多種數(shù)字音頻接口，便于與主處理器連接

四、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

?電源設(shè)計(jì)?：
- 使用低噪聲LDO為模擬部分供電
- AVDD和DVDD之間保留≥10μF去耦電容
- VREF引腳必須連接1μF以上濾波電容
?布局布線?：
- 保持模擬信號(hào)走線短且對(duì)稱
- 數(shù)字和模擬地分開布局，單點(diǎn)連接
- 麥克風(fēng)偏置走線避免公共阻抗
?性能優(yōu)化?：
- 高保真應(yīng)用建議使用線性相位濾波器
- 低延遲應(yīng)用選擇超低延遲模式
- 適當(dāng)配置DRE參數(shù)平衡動(dòng)態(tài)范圍和失真

五、評(píng)估與調(diào)試

TI提供完整的評(píng)估套件和支持工具：

?EVM評(píng)估板?：快速驗(yàn)證器件性能
?PurePath控制臺(tái)?：圖形化配置工具
?參考設(shè)計(jì)?：包括原理圖、布局和固件示例

?常見問題排查?：

無信號(hào)輸出：檢查PLL鎖定狀態(tài)和電源序列
噪聲過大：驗(yàn)證接地設(shè)計(jì)和電源去耦
失真偏高：調(diào)整輸入電平或啟用DRE功能

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