德州儀器PCM2704/5/6/7：USB立體聲音頻DAC的卓越之選

在音頻設(shè)備設(shè)計領(lǐng)域，一款性能出色的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）至關(guān)重要。德州儀器（TI）的PCM2704、PCM2705、PCM2706和PCM2707系列產(chǎn)品，作為單芯片USB立體聲音頻DAC，憑借其豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場景，成為眾多工程師的首選。

文件下載：PCM2704DBR.pdf

產(chǎn)品特性

1. 集成USB接口

PCM2704/5/6/7具備片上USB接口，無需專用設(shè)備驅(qū)動，支持全速收發(fā)器，完全符合USB 1.1規(guī)范，并通過了USB-IF認(rèn)證。其部分可編程描述符和自適應(yīng)等時傳輸模式，為音頻播放提供了穩(wěn)定的傳輸保障。支持32、44.1和48 kHz的采樣率，內(nèi)置12 MHz時鐘源的時鐘發(fā)生器，確保了音頻數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確處理。

2. 電源供應(yīng)靈活

該系列產(chǎn)品支持總線供電和自供電兩種模式。總線供電典型電壓為5 V，自供電典型電壓為3.3 V，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

3. 出色的音頻性能

采用16位Delta - Sigma立體聲DAC，在5 V（總線供電）和3.3 V（自供電）下都有優(yōu)秀的模擬性能?？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，動態(tài)范圍達(dá)98 dB，能為用戶帶來高品質(zhì)的音頻體驗。

4. 多種功能接口

具備多達(dá)八個HID接口（具體取決于型號和設(shè)置）、暫停標(biāo)志、帶SCMS的S/PDIF輸出。此外，PCM2704/6支持外部ROM接口，PCM2705/7支持串行編程接口，PCM2706/7可選I2S接口，為設(shè)計提供了更多的靈活性。

5. 不同封裝形式

PCM2704/5采用28引腳SSOP封裝，PCM2706/7采用32引腳TQFP封裝，方便工程師根據(jù)實際需求進(jìn)行選擇。

應(yīng)用場景

PCM2704/5/6/7系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種USB音頻設(shè)備，如USB耳機、USB音頻揚聲器、USB CRT/LCD顯示器、USB音頻接口盒以及具備USB功能的消費音頻產(chǎn)品等。

技術(shù)細(xì)節(jié)

1. 時鐘與復(fù)位

PCM2704/5/6/7需要一個12 MHz（±500 ppm）的時鐘，可通過內(nèi)置振蕩器使用12 MHz晶體諧振器產(chǎn)生。同時，該系列產(chǎn)品具有內(nèi)部上電復(fù)位電路，當(dāng)(V_{DD})超過2 V（典型值，范圍為1.6 V - 2.4 V）時自動工作。

2. 操作模式選擇

• 電源配置選擇/主機檢測：PSEL引腳用于選擇電源源，影響配置描述符。在總線供電模式下，HOST引腳決定最大功耗；在自供電模式下，HOST引腳需連接到USB總線的(V_{BUS})以檢測連接和斷開狀態(tài)。
• 功能選擇（PCM2706/7）：FSEL引腳決定FUNC0 - FUNC3和DOUT的功能，可選擇I2S接口或S/PDIF輸出。

3. USB接口

控制數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)通過D+和D - 傳輸，D+需用1.5 kΩ（±5%）電阻上拉。設(shè)備描述符、配置描述符和字符串描述符的部分內(nèi)容可通過外部ROM、SPI或內(nèi)部掩膜ROM進(jìn)行修改。

4. 設(shè)備配置

PCM2704/5/6/7有三個接口，分別為默認(rèn)/控制接口、等時輸出接口和HID接口，每個接口有不同的功能和設(shè)置。同時，該系列產(chǎn)品有三個端點，分別用于控制、音頻數(shù)據(jù)傳輸和HID狀態(tài)報告。

5. DAC特性

采用過采樣技術(shù)和128 - (f{S})二階多位噪聲整形，內(nèi)置模擬低通濾波器，可有效降低音頻帶內(nèi)的量化噪聲。DAC輸出通過耳機放大器(V{OUT } L)和(V_{OUT } R)，能在32 Ω負(fù)載下提供12 mW功率，在10 kΩ負(fù)載下提供1.8 VPP輸出。

6. 數(shù)字音頻接口

• S/PDIF輸出：將主機的等時輸出數(shù)據(jù)編碼為S/PDIF輸出，接口格式和時序遵循IEC - 60958標(biāo)準(zhǔn)。
• (I^{2} S)接口輸出（PCM2706/7）：通過FSEL引腳啟用，提供16位(I^{2} S)格式的數(shù)字輸出/輸入數(shù)據(jù)。

7. 描述符數(shù)據(jù)修改

可通過外部ROM（PCM2704/6）或SPI（PCM2705/7）修改描述符數(shù)據(jù)，但需滿足PSEL和HOST引腳的特定條件，且數(shù)據(jù)發(fā)送需遵循LSB優(yōu)先和指定字節(jié)順序。

典型電路連接

文檔中給出了三種典型電路連接示例，分別適用于USB揚聲器、遠(yuǎn)程耳機和DSP環(huán)繞處理放大器等不同應(yīng)用場景。在設(shè)計電路時，需注意滿足USB規(guī)范要求，同時考慮各元件的參數(shù)選擇和電源供應(yīng)等問題。

總結(jié)

德州儀器的PCM2704/5/6/7系列USB立體聲音頻DAC以其豐富的特性、出色的音頻性能和靈活的接口配置，為音頻設(shè)備設(shè)計提供了強大的支持。工程師在使用該系列產(chǎn)品時，需深入理解其技術(shù)細(xì)節(jié)，結(jié)合具體應(yīng)用場景進(jìn)行合理設(shè)計，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。大家在實際設(shè)計中遇到過哪些與音頻DAC相關(guān)的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。