德州儀器PCM1770/1771：低電壓低功耗立體聲音頻DAC的卓越之選

在當今的音頻設備市場中，低電壓、低功耗且高性能的音頻數模轉換器（DAC）一直是工程師們追求的目標。德州儀器（TI）的PCM1770和PCM1771便是這樣兩款出色的產品，它們?yōu)楸銛y式音頻設備等應用提供了理想的解決方案。

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產品概述

PCM1770和PCM1771是CMOS單片集成電路，采用小型TSSOP - 16和VQFN - 20封裝，集成了立體聲數模轉換器、耳機電路和支持電路。數據轉換器采用TI增強的多級? - Σ架構，通過噪聲整形和多級幅度量化，實現了出色的動態(tài)性能和對時鐘抖動的更高耐受性。

產品特性

模擬性能卓越

在 (V{CC}) 和 (V{HP}=2.4V) 的條件下，動態(tài)范圍可達98dB（典型值），THD + N在0dB時為0.1%（典型值），在 - 20dB時為0.04%（典型值）。在 (R_{L}=16Ω) 時，立體聲輸出功率為13mW，單聲道輸出功率為26mW。

電源要求寬松

支持1.6V至3.6V的單電源供電，在 (V{CC}=V{HP}=2.4V) 時，功耗僅為6.5mW。

時鐘與采樣靈活

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

控制方式多樣

PCM1770支持軟件控制，可選擇16、20、24位數據字，支持左對齊、右對齊和I2S格式，可選擇從/主模式，具備數字衰減、44.1kHz數字去加重、零交叉衰減、數字軟靜音、單聲道模擬輸入混合和單聲道揚聲器模式等功能。PCM1771支持硬件控制，支持左對齊和I2S格式，具備44.1kHz數字去加重和單聲道模擬輸入混合功能。

其他特性

具有無爆音電路，所有邏輯輸入可承受3.3V電壓。

電氣特性

分辨率與頻率

分辨率為24位，采樣頻率范圍為5kHz至50kHz，系統(tǒng)時鐘頻率支持多種選擇。

數字輸入/輸出

邏輯電平與CMOS兼容，輸入輸出邏輯電平有明確規(guī)定。

動態(tài)性能

耳機輸出的滿量程輸出電壓、動態(tài)范圍、信噪比、THD + N等指標表現出色，聲道分離度高。

直流精度

增益誤差、增益失配和雙極零誤差在合理范圍內。

模擬輸入與濾波性能

模擬輸入電壓范圍、增益、輸入阻抗等參數明確，數字和模擬濾波器性能良好。

引腳與功能

引腳分配

PCM1770和PCM1771有不同的封裝形式，每個引腳都有特定的功能，如AGND為模擬地，AIN為單聲道模擬信號混合輸入，BCK為串行位時鐘等。

終端功能

不同引腳的輸入輸出類型和功能詳細，例如LRCK用于確定音頻數據輸入的聲道，MD用于控制PCM1770的操作模式等。

系統(tǒng)時鐘與復位

系統(tǒng)時鐘輸入

PCM1770和PCM1771需要系統(tǒng)時鐘來操作數字插值濾波器和多級? - Σ調制器，系統(tǒng)時鐘從SCKI引腳輸入。不同采樣頻率對應不同的系統(tǒng)時鐘頻率，且對時鐘源的相位抖動和噪聲有要求。

電源開關復位

在電源電壓達到指定范圍且時鐘穩(wěn)定后，PD引腳需從低電平變?yōu)楦唠娖?，以啟動上電序列。上電和下電過程中，遵循特定的時序要求可避免爆音。

電源上下電序列和復位

PCM1770有硬件和軟件兩種電源上下電方法，PCM1771只有硬件控制方法。電源上下電時，數字電路會進行相應的復位操作。

音頻接口

音頻串行接口

由3線同步串行端口組成，包括LRCK、DATA和BCK。BCK用于時鐘音頻數據輸入，LRCK用于鎖存數據。PCM1770的LRCK和BCK支持從/主模式。

音頻數據格式和時序

PCM1770支持標準、I2S和左對齊等多種音頻數據格式，PCM1771支持I2S和左對齊格式。數據格式通過特定的位進行選擇，默認格式為24位左對齊從模式。

控制方式

硬件控制（PCM1771）

通過FMT、DEMP和AMIX等引腳可選擇數據格式、控制去加重和模擬混合功能。

軟件控制（PCM1770）

通過MS、MC和MD對內部寄存器進行編程，實現多種可編程功能。寄存器寫操作使用16位數據字，有特定的控制數據字格式和時序要求。

模式控制寄存器

PCM1770的模式控制寄存器可實現軟靜音控制、數字衰減設置、過采樣率控制等多種功能，每個寄存器有特定的位定義和默認值。

模擬輸入輸出

耳機輸出

有兩個獨立的耳機放大器，輸出在 (H{OUT}L) 和 (H{OUT}R) 引腳。建議使用16Ω阻抗的耳機，需連接電阻和電容確保輸出負載正常。

單聲道輸出

可通過求和左右耳機輸出實現單聲道輸出，在BTL模式下需設置特定的輸出電平并調整極性。

模擬輸入

AIN引腳可輸入單聲道模擬信號，可與耳機輸出進行內部混合。使用時需注意輸入信號帶寬和電壓范圍，不使用時需將AIN引腳開路并禁用相關控制位。

(V_{COM}) 輸出

(V_{COM}) 為未緩沖的共模電壓輸出引腳，需連接10μF電容進行去耦，電容過小將可能產生爆音。

應用信息

連接圖

基本連接圖包含必要的電源旁路和去耦組件，建議使用指定的組件值。SCKI、LRCK、BCK和DATA輸入建議使用串聯電阻，以減少高頻噪聲。

電源和接地

需要2.4V的模擬電源，建議使用線性穩(wěn)壓器提供電源。電源旁路需使用特定類型的電容。

短路保護

(H{OUT}L) 和 (H{OUT}R) 不允許持續(xù)短路，如有短路可能，需在輸出引腳和應用電路之間添加8Ω或更高的串聯電阻。

總結

德州儀器的PCM1770和PCM1771以其卓越的性能、靈活的控制方式和豐富的功能，為音頻設備設計提供了強大的支持。無論是便攜式音頻播放器、手機還是PDA等設備，都能從這兩款產品中獲得出色的音頻體驗。作為電子工程師，在設計音頻相關產品時，PCM1770和PCM1771無疑是值得考慮的優(yōu)秀選擇。你在使用類似音頻DAC產品時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。