德州儀器PCM1772/PCM1773：低電壓低功耗立體聲音頻DAC的卓越之選

在音頻設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域，低電壓、低功耗且高性能的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）一直是工程師們追求的目標(biāo)。德州儀器的PCM1772和PCM1773正是這樣兩款出色的產(chǎn)品，它們?cè)诒銛y式音頻設(shè)備等應(yīng)用中展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

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產(chǎn)品概述

PCM1772和PCM1773是CMOS單芯片集成電路，集成了立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器、線路輸出電路以及支持電路，采用小巧的TSSOP - 16和VQFN - 20封裝。這兩款產(chǎn)品的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器運(yùn)用了德州儀器增強(qiáng)型多級(jí)? - Σ架構(gòu)，結(jié)合噪聲整形和多級(jí)幅度量化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了出色的動(dòng)態(tài)性能，并且對(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)有更好的容忍度。

產(chǎn)品特性

1. 模擬性能卓越

在 (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 為2.4V的條件下，動(dòng)態(tài)范圍典型值可達(dá)98dB，在0dB時(shí)的總諧波失真加噪聲（THD + N）典型值為0.007%，能為音頻輸出提供高保真的音質(zhì)。

2. 寬電源電壓范圍與低功耗

支持1.6V至3.6V的單電源供電，在 (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 為2.4V時(shí)，功耗僅為6mW，非常適合便攜式設(shè)備。

3. 靈活的時(shí)鐘與采樣頻率

系統(tǒng)時(shí)鐘支持128 fS、192 fS、256 fS和 (384 f_{S}) ，采樣頻率范圍為5kHz至50kHz。

4. 豐富的控制方式

• PCM1772軟件控制：支持16、20、24位字長，提供左對(duì)齊、右對(duì)齊和I2S等數(shù)據(jù)格式，可選擇從模式或主模式，具備0dB至 - 62dB的數(shù)字衰減功能（1dB/步）、44.1kHz數(shù)字去加重、零交叉衰減、數(shù)字軟靜音、單聲道模擬輸入混合以及單聲道揚(yáng)聲器模式等功能。
• PCM1773硬件控制：支持左對(duì)齊和I2S數(shù)據(jù)格式，具備44.1kHz數(shù)字去加重和單聲道模擬輸入混合功能。

  5. 無爆音電路與高耐受性

  采用無爆音電路設(shè)計(jì)，避免了開關(guān)機(jī)時(shí)的爆音問題。數(shù)字輸入和輸出與CMOS兼容，所有邏輯輸入可承受3.3V電壓。

電氣特性詳解

1. 工作頻率

采樣頻率范圍為5kHz至50kHz，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率支持多種選項(xiàng)，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求靈活選擇。

2. 數(shù)字輸入/輸出

輸入邏輯電平方面，(V{IH}) 為0.7 (V{CC1}) ，(V{IL}) 為0.3 (V{CC1}) 。輸出邏輯電平也有相應(yīng)的規(guī)定，如 (V{OH}) 在 (I{OH}) 為 - 2mA時(shí)為0.7 (V{CC1}) ，(V{OL}) 在 (I{OL}) 為2mA時(shí)為0.3 (V{CC1}) 。

3. 動(dòng)態(tài)性能

線路輸出的滿量程輸出電壓為0.77 (V_{CC2}) ，動(dòng)態(tài)范圍和信噪比在EIAJ、A加權(quán)下典型值為98dB，THD + N在0dB時(shí)典型值為0.007%，聲道分離度典型值為80dB。

4. 直流精度

負(fù)載電阻典型值為10kΩ，增益誤差為 ± 2%（典型），聲道間增益失配為 ± 2%（典型），雙極性零誤差在BPZ時(shí)為 ± 30mV（典型）。

5. 數(shù)字與模擬濾波器性能

數(shù)字濾波器的通帶為0.454 (f{S}) ，阻帶為0.546 (f{S}) ，通帶波紋為 ± 0.04dB，阻帶衰減為 - 50 + 20/ (f_{S}) dB。模擬濾波器在20kHz時(shí)頻率響應(yīng)為 ± 0.2dB。

引腳與功能

PCM1772和PCM1773的引腳功能根據(jù)不同的封裝類型有詳細(xì)的定義。例如，AGND1和AGND2為模擬地，AIN為單聲道模擬信號(hào)混合輸入，BCK為串行位時(shí)鐘，DATA為串行音頻數(shù)據(jù)輸入，LRCK為左右時(shí)鐘等。了解這些引腳功能對(duì)于正確使用這兩款產(chǎn)品至關(guān)重要，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景合理連接引腳。

應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 系統(tǒng)時(shí)鐘與復(fù)位

系統(tǒng)時(shí)鐘通過終端16（SCKI）輸入，為數(shù)字插值濾波器和多級(jí)? - Σ調(diào)制器提供時(shí)鐘信號(hào)。在電源電壓 (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 達(dá)到指定范圍，且穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)（SCKI、BCK、LRCK）提供后，PD引腳必須從低電平變?yōu)楦唠娖揭淮?，以完成上電序列。在開關(guān)機(jī)過程中，嚴(yán)格按照規(guī)定的時(shí)序操作可以避免爆音的產(chǎn)生。

2. 音頻串行接口

音頻串行接口由1（LRCK）、2（DATA）和3（BCK）三個(gè)引腳組成，是一個(gè)3線同步串行端口。PCM1772的LRCK和BCK支持從模式和主模式，在不同模式下，它們的輸入輸出特性有所不同。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)系統(tǒng)的整體架構(gòu)選擇合適的模式，并確保時(shí)鐘信號(hào)的同步性。

3. 數(shù)據(jù)格式與控制

PCM1772支持標(biāo)準(zhǔn)、I2S和左對(duì)齊等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)音頻數(shù)據(jù)格式，PCM1773支持I2S和左對(duì)齊數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)格式通過控制寄存器或特定引腳進(jìn)行選擇。PCM1773通過硬件控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字功能，如數(shù)據(jù)格式選擇、去加重控制和模擬混合控制；PCM1772則通過軟件控制實(shí)現(xiàn)更多可編程功能，如軟靜音控制、數(shù)字衰減設(shè)置、過采樣率控制等。

4. 模擬輸入輸出

• 線路輸出：具有兩個(gè)獨(dú)立的線路輸出放大器，輸出能力可驅(qū)動(dòng)最小10kΩ的負(fù)載。
• 單聲道輸出：PCM1772可通過控制寄存器03的RINV位實(shí)現(xiàn)單聲道輸出，在電源上下電序列中，建議將RINV位設(shè)置為0以減少爆音。
• 模擬輸入：AIN為模擬輸入引腳，可通過AMIX位（PCM1772）或AMIX終端（PCM1773）實(shí)現(xiàn)與線路輸出的內(nèi)部混合。使用時(shí)需注意輸入信號(hào)的帶寬限制和電壓范圍，避免輸出信號(hào)過載。
• (V_{COM}) 輸出：(V_{COM}) 為去耦用的無緩沖共模電壓輸出終端，需連接一個(gè)10 - μF的電容，電容值過小可能會(huì)在電源操作過程中產(chǎn)生爆音。

應(yīng)用場(chǎng)景

PCM1772和PCM1773適用于多種需要低電壓操作的音頻應(yīng)用場(chǎng)景，如便攜式音頻播放器、手機(jī)、PDA等。它們的低功耗特性可以延長設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間，而優(yōu)秀的音頻性能則能為用戶帶來高品質(zhì)的聽覺體驗(yàn)。

在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和設(shè)計(jì)要求，合理選擇PCM1772或PCM1773，并嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)手冊(cè)中的規(guī)定進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置，以充分發(fā)揮這兩款產(chǎn)品的性能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，我們也需要不斷關(guān)注產(chǎn)品的最新動(dòng)態(tài)和改進(jìn)，以便在未來的設(shè)計(jì)中更好地應(yīng)用這些先進(jìn)的音頻技術(shù)。你在使用PCM1772或PCM1773的過程中遇到過哪些問題呢？又有哪些獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可以分享呢？歡迎在評(píng)論區(qū)留言交流。