探索PCM3168A音頻編解碼器：高性能音頻處理的理想之選

在音頻處理領(lǐng)域，一款出色的編解碼器對于實現(xiàn)高質(zhì)量音頻至關(guān)重要。德州儀器（Texas Instruments）的PCM3168A 24位、96 - kHz/192 - kHz、6進/8出音頻編解碼器，以其卓越的性能和豐富的功能，成為眾多音頻應(yīng)用的首選方案。今天，我們就來深入了解一下這款編解碼器。

文件下載：pcm3168a-q1.pdf

一、PCM3168A概述

PCM3168A是一款高性能的單芯片音頻編解碼器，具備單端和差分可選的模擬輸入以及差分輸出。它專為汽車音頻應(yīng)用（如外部放大器、車載AVN系統(tǒng)）和家庭多聲道音頻應(yīng)用（如家庭影院、AV接收器）而設(shè)計，能滿足不同場景下對音頻質(zhì)量的嚴格要求。

二、PCM3168A關(guān)鍵特性

1. 高精度ADC和DAC

• ADC方面：擁有6通道的24位ΔΣ ADC，支持8 kHz至96 kHz的采樣率。在高性能模式下，無論是差分輸入還是單端輸入，都能展現(xiàn)出色的性能。例如，在 (f_{S}=48 kHz) 時，THD + N可達 - 93 dB，SNR在差分輸入時為107 dB，單端輸入時為104 dB，動態(tài)范圍也分別達到107 dB和104 dB。
• DAC方面：8通道的24位DAC，支持8 kHz至192 kHz的采樣率。在 (f_{S}=48 kHz) 時，THD + N為 - 94 dB，SNR和動態(tài)范圍均為112 dB，能為音頻輸出提供高保真的效果。

2. 靈活的模式控制

• 支持四線SPI?、兩線 (I^{2} C^{TM}) 兼容的串行控制接口或硬件控制。通過SPI或 (I^{2} C) 接口，可實現(xiàn)音頻接口模式和格式選擇、數(shù)字衰減和軟靜音、數(shù)字去加重等多種功能。在硬件控制模式下，也能實現(xiàn)部分功能，如音頻接口模式/格式選擇、特定采樣率的數(shù)字去加重濾波等。

3. 豐富的輔助功能

• 高通過濾器：集成了片上高通濾波器，在 (f_{S}=48 kHz) 時，截止頻率為0.96 Hz，可有效去除數(shù)字化輸入信號中的直流分量。
• 溢出標志和零標志：ADC具備溢出標志輸出，當任何一個通道的數(shù)字輸出超過滿量程范圍時，溢出標志會在OVF引腳置高；DAC具備零標志輸出，當所有通道的數(shù)字輸入連續(xù)為零數(shù)據(jù)一段時間后，零標志會在ZERO引腳置高。

三、PCM3168A技術(shù)規(guī)格

1. 電源要求

• 模擬電源為5 V，數(shù)字電源為3.3 V，這種電源配置能為模擬和數(shù)字電路提供穩(wěn)定的供電，確保編解碼器的正常運行。

  2. 溫度范圍

• 消費級產(chǎn)品的工作溫度范圍為 - 40°C至85°C，汽車音頻級產(chǎn)品的工作溫度范圍為 - 40°C至105°C，能適應(yīng)不同的使用環(huán)境。

  3. 電氣特性

• 在動態(tài)性能方面，ADC和DAC在不同采樣率下都能保持低失真和高信噪比。例如，ADC在 (f{S}=48 kHz) 、差分輸入、 - 1 dB輸入電平時，THD + N為 - 93 dB；DAC在 (f{S}=48 kHz) 時，THD + N為 - 94 dB。

四、PCM3168A應(yīng)用與設(shè)計要點

1. 典型應(yīng)用

• 在汽車音頻系統(tǒng)中，PCM3168A可用于外部放大器，將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的模擬音頻信號輸出；在家庭影院系統(tǒng)中，能實現(xiàn)多聲道音頻的編解碼處理，為用戶帶來沉浸式的音頻體驗。

  2. 設(shè)計要點

• 電源設(shè)計：電源的穩(wěn)定性對編解碼器的性能至關(guān)重要。建議使用1 - μF陶瓷電容器和10 - μF電解電容器對電源進行旁路，以減少電源噪聲的影響。同時，為避免意外的電源問題，如閂鎖或不正確的電源條件，推薦使用一個共同的電源源為 (V{CC}) 和 (V{DD}) 供電，并確保 (V{CC}) 和 (V{DD}) 同時上電和斷電。
• 接地設(shè)計：為了最大化編解碼器的動態(tài)性能，模擬地和數(shù)字地應(yīng)分開連接，以避免數(shù)字噪聲和信號分量反饋到模擬地。所有接地引腳應(yīng)在芯片下方直接連接，并將設(shè)備連接到應(yīng)用的模擬地，遵循可接受的模擬布局實踐，以減少噪聲問題的潛在風(fēng)險。
• 輸入輸出引腳設(shè)計：對于VINx±引腳，建議使用1 - μF電解電容器進行交流耦合，并使用抗混疊濾波器，以確保輸入信號的質(zhì)量。對于未使用的輸入引腳，有多種終止方式可供選擇，如使用0.001 - μF至1 - μF的電容器將其終止到AGNDAD，或直接將其終止到VCOMAD。對于VOUTx±引腳，可直接連接差分轉(zhuǎn)單端緩沖器和后置低通濾波器，以減少耦合電容器的使用，但需要注意這種連接可能會導(dǎo)致一定的性能下降。

五、總結(jié)

PCM3168A音頻編解碼器憑借其高精度的ADC和DAC、靈活的模式控制、豐富的輔助功能以及良好的電氣特性，在汽車音頻和家庭音頻等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在設(shè)計過程中，合理的電源設(shè)計、接地設(shè)計和引腳設(shè)計是確保其性能發(fā)揮的關(guān)鍵。作為電子工程師，我們需要深入理解其特性和規(guī)格，結(jié)合實際應(yīng)用需求，進行優(yōu)化設(shè)計，以實現(xiàn)高質(zhì)量的音頻處理系統(tǒng)。

各位工程師朋友們，你們在使用PCM3168A或其他音頻編解碼器時，遇到過哪些有趣的問題或挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你們的經(jīng)驗和見解。