德州儀器PCM270xC系列：高性能USB立體聲音頻DAC的全方位解析

在當(dāng)今數(shù)字化音頻的時(shí)代，USB音頻設(shè)備的需求日益增長(zhǎng)。德州儀器（TI）的PCM270xC系列立體聲音頻DAC，以其卓越的性能和豐富的功能，成為了眾多音頻應(yīng)用的理想選擇。今天，我們就來(lái)深入了解一下這個(gè)系列的產(chǎn)品。

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一、PCM270xC系列概述

PCM270xC系列包括PCM2704C、PCM2705C、PCM2706C和PCM2707C等型號(hào)，是集成了USB接口、立體聲DAC、單端耳機(jī)輸出和S/PDIF輸出的單芯片解決方案。該系列產(chǎn)品具有多種特性，適用于USB耳機(jī)、USB音頻揚(yáng)聲器、USB CRT/LCD顯示器等多種音頻設(shè)備。

二、核心特性剖析

（一）USB接口優(yōu)勢(shì)

PCM270xC系列芯片內(nèi)置了USB接口，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)，這大大簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)流程。它支持全速收發(fā)器，完全符合USB 2.0規(guī)范，并且通過(guò)了USB-IF認(rèn)證，具有部分可編程描述符，還支持自適應(yīng)等時(shí)傳輸用于播放，可實(shí)現(xiàn)總線供電或自供電兩種工作模式。這種靈活性使得它能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)論是連接電腦還是其他USB設(shè)備，都能穩(wěn)定高效地工作。

（二）采樣率與時(shí)鐘

該系列支持32 kHz、44.1 kHz和48 kHz的采樣率，能夠滿足大多數(shù)音頻應(yīng)用的需求。同時(shí)，它內(nèi)置了時(shí)鐘發(fā)生器，只需一個(gè)12-MHz的時(shí)鐘源，就可以穩(wěn)定地工作。這個(gè)時(shí)鐘源可以由外部時(shí)鐘提供，也可以通過(guò)內(nèi)置的晶體諧振器生成。

（三）DAC性能

采用16位Delta - Sigma立體聲DAC，在5V（總線供電）和3.3V（自供電）的情況下都能展現(xiàn)出色的模擬性能?？傊C波失真加噪聲（THD + N）低至0.006%（(R_{L}>10 k Omega)，自供電），信噪比（SNR）高達(dá)98 dB，動(dòng)態(tài)范圍也達(dá)到了98 dB。此外，它還具有過(guò)采樣數(shù)字濾波器，通帶紋波為±0.04 dB，阻帶衰減為 - 50 dB，能夠有效提升音頻質(zhì)量。

（四）多功能設(shè)計(jì)

PCM270xC系列具有多種功能，如多達(dá)八個(gè)HID接口（具體取決于型號(hào)和設(shè)置）、暫停標(biāo)志、帶SCMS的S/PDIF輸出、外部ROM接口（PCM2704C/6C）、串行編程接口（PCM2705C/7C）以及I2S接口（PCM2706C/7C可選）。這些功能為音頻設(shè)備的設(shè)計(jì)提供了更多的可能性，例如可以方便地實(shí)現(xiàn)音頻控制、數(shù)字音頻輸出等功能。

三、技術(shù)規(guī)格詳解

（一）絕對(duì)最大額定值

在使用PCM270xC系列芯片時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值。例如，電源電壓(V{BUS})的范圍為 - 0.3V至6.5V，(V{CCP})、(V{CCL})、(V{CCR})、(V_{DD})的范圍為 - 0.3V至4V等。超出這些范圍可能會(huì)對(duì)芯片造成永久性損壞，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)必須嚴(yán)格遵守。

（二）ESD額定值

該系列芯片的靜電放電（ESD）額定值也很重要。人體模型（HBM）為±3000V，帶電設(shè)備模型（CDM）為±1500V。在生產(chǎn)和使用過(guò)程中，要采取適當(dāng)?shù)姆漓o電措施，以保護(hù)芯片免受靜電損壞。

（三）推薦工作條件

推薦的工作條件包括電源電壓、數(shù)字輸入邏輯電平、數(shù)字輸入時(shí)鐘頻率等。例如，(V{BUS})的推薦范圍為4.35V至5.25V，(V{CCP})、(V{CCL})、(V{CCR})、(V_{DD})的推薦范圍為3V至3.6V。在這些條件下，芯片能夠穩(wěn)定地工作，發(fā)揮出最佳性能。

四、典型應(yīng)用案例

（一）USB揚(yáng)聲器

以USB揚(yáng)聲器為例，PCM270xC系列芯片可以直接連接到USB端口，接收音頻數(shù)據(jù)。通過(guò)芯片的DAC將數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再經(jīng)過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。這種應(yīng)用方式簡(jiǎn)單方便，無(wú)需額外的驅(qū)動(dòng)程序，能夠快速實(shí)現(xiàn)USB音頻播放功能。

（二）遠(yuǎn)程耳機(jī)

在遠(yuǎn)程耳機(jī)的設(shè)計(jì)中，PCM270xC系列芯片可以實(shí)現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)的接收和處理。同時(shí)，其多個(gè)HID接口可以方便地實(shí)現(xiàn)耳機(jī)上的按鍵控制功能，如音量調(diào)節(jié)、播放暫停等。而且，芯片的低功耗特性也適合用于電池供電的耳機(jī)設(shè)備。

（三）DSP環(huán)繞處理放大器

對(duì)于需要進(jìn)行音頻處理的應(yīng)用，如DSP環(huán)繞處理放大器，PCM2706C/7C的I2S接口可以與其他音頻設(shè)備進(jìn)行數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的傳輸和交互。通過(guò)SPI接口，還可以對(duì)芯片的描述符數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的配置。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

（一）電源設(shè)計(jì)

電源設(shè)計(jì)是保證芯片正常工作的關(guān)鍵。在自供電模式下，需要提供3V至3.6V的電源；在總線供電模式下，(V_{BUS})的電壓要穩(wěn)定在4.35V至5.25V之間。同時(shí)，要在每個(gè)電壓源引腳附近放置去耦電容，以過(guò)濾低頻電源噪聲。

（二）時(shí)鐘設(shè)計(jì)

芯片需要一個(gè)穩(wěn)定的12 - MHz時(shí)鐘信號(hào)?？梢允褂猛獠繒r(shí)鐘源或內(nèi)置的晶體諧振器產(chǎn)生時(shí)鐘。如果使用外部時(shí)鐘，要注意XTO引腳必須懸空。同時(shí)，不建議使用外部時(shí)鐘供應(yīng)，因?yàn)樾酒瑳](méi)有提供時(shí)鐘禁用引腳。

（三）描述符編程

部分描述符數(shù)據(jù)可以通過(guò)外部ROM（PCM2704C/6C）或SPI端口（PCM2705C/7C）進(jìn)行修改。但在修改描述符數(shù)據(jù)時(shí)，需要將PSEL和HOST引腳都設(shè)置為高電平，并且在通過(guò)外部ROM或SPI端口編程描述符數(shù)據(jù)完成之前，不能激活D + 引腳的上拉電阻。

六、總結(jié)

德州儀器的PCM270xC系列立體聲音頻DAC以其強(qiáng)大的功能、出色的性能和靈活的設(shè)計(jì)，為音頻設(shè)備的開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。無(wú)論是對(duì)于初學(xué)者還是有經(jīng)驗(yàn)的工程師來(lái)說(shuō)，都能在這個(gè)系列中找到適合自己項(xiàng)目的產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要充分了解芯片的特性和技術(shù)規(guī)格，注意各個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，才能讓產(chǎn)品發(fā)揮出最佳性能。你在使用PCM270xC系列芯片的過(guò)程中有沒(méi)有遇到什么問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和疑問(wèn)。