PCM1717：低成本立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)解析

在音頻處理領(lǐng)域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是至關(guān)重要的組件，它能將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號，為我們帶來美妙的聽覺體驗(yàn)。今天，我們就來深入探討一款名為PCM1717的立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，了解它的特性、參數(shù)、工作模式以及應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。

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一、PCM1717概述

PCM1717是一款低成本的立體聲音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器，采用了先進(jìn)的0.6μ CMOS工藝制造。它集成了數(shù)字插值濾波器、3階delta - sigma DAC和模擬輸出放大器，能夠接受16位或18位的正常輸入數(shù)據(jù)格式，以及16位或18位的 (I^{2}S) 數(shù)據(jù)格式。該轉(zhuǎn)換器適用于各種對成本敏感且對性能有一定要求的消費(fèi)類應(yīng)用，如汽車CD播放器、書架式CD播放器、BS調(diào)諧器等。

二、主要特性

2.1 輸入數(shù)據(jù)與功能集成

• 輸入數(shù)據(jù)：可接受16位或18位輸入數(shù)據(jù)，滿足不同精度需求。
• 完整立體聲DAC：包含8倍過采樣數(shù)字濾波器、多級delta - sigma DAC、模擬低通濾波器和輸出放大器，一站式完成音頻信號處理與轉(zhuǎn)換。

  2.2 高性能表現(xiàn)

• 低失真：總諧波失真加噪聲（THD + N）低至 - 90dB，有效減少音頻信號失真。
• 寬動態(tài)范圍：動態(tài)范圍達(dá)到96dB，能夠清晰呈現(xiàn)音頻信號的強(qiáng)弱變化。
• 高信噪比：信噪比（SNR）為100dB，確保音頻信號的純凈度。

  2.3 系統(tǒng)時(shí)鐘與電源

• 系統(tǒng)時(shí)鐘：支持256fs或384fs的系統(tǒng)時(shí)鐘，適應(yīng)不同的音頻采樣頻率。
• 寬電源范圍：電源電壓范圍為 + 2.7V至 + 5.5V，具有良好的電源適應(yīng)性。

  2.4 可選功能

• 軟靜音：可通過設(shè)置實(shí)現(xiàn)音頻靜音功能。
• 數(shù)字衰減：具有256級數(shù)字衰減，方便調(diào)節(jié)音頻音量。
• 數(shù)字去加重：對音頻信號進(jìn)行去加重處理，改善音頻質(zhì)量。
• 輸出模式選擇：支持左聲道、右聲道、單聲道和靜音等多種輸出模式。

  2.5 封裝形式

  采用小型SSOP - 20封裝，節(jié)省電路板空間。

三、技術(shù)參數(shù)

3.1 分辨率

分辨率為16 - 18位，為音頻信號提供了較高的精度。

3.2 數(shù)字輸入/輸出

• 邏輯電平：輸入邏輯電平根據(jù)不同引腳有所不同，如 (V{IH}) 為 (V{DD}) 的64% - 70%， (V{IL}) 為 (V{DD}) 的28% - 30%。
• 輸入邏輯電流：不同引腳的輸入邏輯電流也有差異，范圍從 - 120μA到40μA不等。
• 輸出邏輯電平：在 (+V{DD}= + 5V) 時(shí)， (V{OH}) 為3.8V（ (I{OH}= - 5mA) ）， (V{OL}) 為1.0V（ (I_{OL}= + 5mA) ）。
• 接口格式：可選擇正常格式或 (I^{2}S) 格式。
• 數(shù)據(jù)格式：16/18位MSB優(yōu)先的二進(jìn)制補(bǔ)碼。
• 采樣頻率：支持32kHz、44.1kHz和48kHz。
• 系統(tǒng)時(shí)鐘頻率：根據(jù)采樣頻率不同，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為8.192/12.288MHz、11.2896/16.9344MHz或12.288/18.432MHz。

  3.3 直流精度

• 增益誤差：±1.0% - ±5.0% of FSR。
• 通道間增益失配：±1.0% - ±5.0% of FSR。
• 雙極性零誤差：在雙極性零處， (V{O}=1/2V{CC}) 時(shí)，誤差為 ± 30mV。

  3.4 動態(tài)性能

  在不同電源電壓下，動態(tài)性能有所差異。例如，在 (V{CC}= + 5V) ， (f = 991Hz) 時(shí)，THD + N在滿量程（0dB）為 - 90dB，動態(tài)范圍為96dB，信噪比為100dB；在 (V{CC}= + 3V) ， (f = 991Hz) 時(shí)，THD + N在滿量程（0dB）為 - 86dB，動態(tài)范圍為91dB，信噪比為94dB。

  3.5 數(shù)字濾波器性能

• 通帶紋波：±0.17dB。
• 阻帶衰減： - 35dB。
• 通帶：0.445fs。
• 阻帶：0.555fs。
• 去加重誤差：在 (fs = 32kHz - 48kHz) 范圍內(nèi)，誤差為 - 0.2dB至 + 0.55dB。
• 延遲時(shí)間： (T{D}=11.125/f{S}) 。

  3.6 模擬輸出

• 電壓范圍：滿量程（0dB）輸出為 (V{CC}) 的62% (V{p - p}) 。
• 負(fù)載阻抗：中心電壓為 (V_{CC}) 的50%，負(fù)載阻抗為5kΩ。

  3.7 電源要求

• 電壓范圍： + 2.7V至 + 5.5V。
• 功耗：在不同電源電壓下，功耗有所不同，如 (+V{CC}= +V{DD}= + 5V) 時(shí)，功耗為125mW； (+V{CC}= +V{DD}= + 3V) 時(shí)，功耗為45mW。

  3.8 溫度范圍

• 工作溫度： - 25°C至 + 85°C。
• 存儲溫度： - 55°C至 + 100°C。

四、引腳配置與功能

4.1 引腳分配

PCM1717共有20個(gè)引腳，不同引腳具有不同的功能，可分為數(shù)據(jù)輸入接口引腳、模式控制和時(shí)鐘信號引腳、操作控制和標(biāo)志引腳、模擬輸出功能引腳以及電源連接引腳。

4.2 各引腳功能

• 數(shù)據(jù)輸入接口引腳：LRCIN（采樣率時(shí)鐘輸入）、DIN（串行數(shù)據(jù)輸入）、BCKIN（位時(shí)鐘輸入）用于輸入音頻數(shù)據(jù)。
• 模式控制和時(shí)鐘信號引腳：XTI（振蕩器輸入）、MODE（操作模式選擇）、DM0、DM1、MUTE等用于控制轉(zhuǎn)換器的工作模式和時(shí)鐘信號。
• 操作控制和標(biāo)志引腳：ZERO（無限零檢測標(biāo)志）、RSTB（復(fù)位DAC操作）等用于控制轉(zhuǎn)換器的操作和狀態(tài)。
• 模擬輸出功能引腳：D/C_R、V_OUT_R（右聲道模擬輸出）、D/C_L、V_OUT_L（左聲道模擬輸出）用于輸出模擬音頻信號。
• 電源連接引腳：DGND（數(shù)字地）、V_DD（數(shù)字電源）、AGND（模擬地）、V_CC（模擬電源）為轉(zhuǎn)換器提供電源。

五、工作模式

5.1 硬件模式

通過引腳15、16、17和18上的邏輯電平控制，可實(shí)現(xiàn)軟靜音、數(shù)字去加重和復(fù)位功能。例如，引腳18為低電平時(shí)，強(qiáng)制兩個(gè)聲道靜音；引腳16和17作為兩位并行寄存器控制去加重模式。

5.2 軟件模式

使用引腳16、17和18的三線接口，通過16位串行寄存器控制轉(zhuǎn)換器的操作。不同的寄存器用于控制不同的功能，如寄存器0控制左聲道衰減，寄存器1控制右聲道衰減，寄存器2控制軟靜音、數(shù)字去加重、禁用和無限零檢測，寄存器3選擇I/O數(shù)據(jù)格式。

六、應(yīng)用注意事項(xiàng)

6.1 系統(tǒng)時(shí)鐘

系統(tǒng)時(shí)鐘必須為256fs或384fs，可采用晶體振蕩器或外部時(shí)鐘輸入。同時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)與LRCIN時(shí)鐘同步，若不同步，PCM1717可內(nèi)部補(bǔ)償相位差。

6.2 數(shù)據(jù)接口格式

可接受正常和 (I^{2}S) 數(shù)據(jù)格式，在硬件模式下只能使用16位正常數(shù)據(jù)。

6.3 復(fù)位

PCM1717具有內(nèi)部上電復(fù)位電路和RSTB引腳復(fù)位功能。內(nèi)部上電復(fù)位在 (V{DD}>2.2V) 時(shí)自動初始化；RSTB引腳為低電平時(shí)，強(qiáng)制DAC輸出無效，模擬輸出為 (V{CC}/2) 。

6.4 電源連接

為避免閂鎖現(xiàn)象，建議數(shù)字和模擬電源采用公共連接。若使用獨(dú)立電源，上電時(shí)兩者的差值應(yīng)小于0.6V。

6.5 延遲時(shí)間

延遲時(shí)間由FIR濾波器階數(shù)和采樣率決定，計(jì)算公式為 (T{D}=11.125/f{S}) 。對于一些對延遲要求較高的專業(yè)應(yīng)用，如廣播音頻，總延遲時(shí)間應(yīng)小于2ms。

PCM1717以其豐富的功能、良好的性能和較低的成本，在音頻處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計(jì)音頻系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)具體需求合理選擇和使用這款轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的音頻轉(zhuǎn)換。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過PCM1717的相關(guān)問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。