TLV320AIC1106 PCM編解碼器：特性、原理與應用詳解

在當今的電子設備中，音頻處理是一個關鍵的環(huán)節(jié)。PCM編解碼器作為音頻信號處理的核心組件，其性能直接影響著音頻的質(zhì)量和設備的整體表現(xiàn)。今天，我們就來詳細探討一下德州儀器（Texas Instruments）推出的TLV320AIC1106 PCM編解碼器。

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一、產(chǎn)品概述

（一）應用場景

TLV320AIC1106專為模擬和數(shù)字無線手機、支持語音的終端以及電信應用而設計。它在數(shù)字手機、數(shù)字耳機、無繩電話、數(shù)字專用自動交換機（PABX）和數(shù)字語音記錄等領域都有廣泛的應用。

（二）主要特性

1. 供電范圍：支持2.7 - 3.3V的電源供電，適應多種電源環(huán)境。
2. 轉換模式：可選擇13位線性或8位μ-law壓縮轉換模式，滿足不同的音頻處理需求。
3. 輸入輸出：具有差分麥克風輸入，可通過外部設置增益；差分耳機輸出能夠驅(qū)動32Ω - 8Ω的負載。
4. 功能控制：具備可編程音量控制，以及麥克風（MIC）和耳機（EAR）靜音功能。
5. 低功耗：在掉電模式下，典型功耗僅為0.03mW，有效延長設備的電池續(xù)航時間。
6. 時鐘與帶寬：采用2.048MHz主時鐘速率，300Hz - 3.4kHz的通帶，確保音頻信號的準確處理。
7. 封裝形式：采用低外形20引腳TSSOP封裝，節(jié)省電路板空間。

二、工作原理

（一）上電復位

為確保上電時設備能夠正常復位，需要在主時鐘MCLK激活的情況下，向低電平有效復位端RESET施加一個外部復位信號。

（二）參考電壓

內(nèi)部生成精密的帶隙基準電壓，為發(fā)送和接收通道提供所需的參考電壓。

（三）鎖相環(huán)

鎖相環(huán)通過與2.048MHz的主時鐘輸入進行鎖相，生成內(nèi)部數(shù)字濾波器和調(diào)制器所需的內(nèi)部時鐘頻率。

（四）PCM接口

PCM接口分別在PCMO和PCMI端子上進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。數(shù)據(jù)在每個PCMSYN周期內(nèi)，以MCLK的速度進行傳輸。PCMSYN可以由從主時鐘派生的外部源驅(qū)動，并用作主機控制器的中斷信號。

（五）麥克風輸入

麥克風輸入電路由兩個差分輸入/差分輸出放大器（MIC Amp 1和MIC Amp 2）組成。MIC Amp 1是一個低噪聲差分放大器，其增益可以通過外部設置；MIC Amp 2是一個固定增益為6dB的差分放大器。

（六）模擬調(diào)制器

發(fā)送通道調(diào)制器采用三階sigma - delta設計，能夠有效地對音頻信號進行調(diào)制。

（七）濾波器

1. 發(fā)送濾波器：是一個數(shù)字濾波器，滿足國際電報電話咨詢委員會（CCITT）G.714的要求。設備可以在13位線性或8位μ - law壓縮模式下工作。
2. 接收濾波器：同樣是一個滿足CCITT G.714要求的數(shù)字濾波器，工作模式可通過LINSEL輸入進行選擇。

（八）接收音量控制

在線性模式下，使用16位PCMI數(shù)據(jù)樣本的最低三位來控制音量，音量范圍為 - 18dB至3dB，步進為3dB。

（九）數(shù)字調(diào)制器和濾波器

二階數(shù)字調(diào)制器和濾波器將接收到的數(shù)字PCM數(shù)據(jù)轉換為耳機接口所需的模擬輸出信號。

（十）耳機放大器

EAROUT推薦作為差分輸出使用，但也可以連接成單端拓撲結構。差分輸出能夠有效抑制咔嗒聲和爆音。

三、電氣特性

（一）絕對最大額定值

在使用過程中，需要注意設備的絕對最大額定值，如電源電壓范圍為 - 0.5V至3.6V，輸出電壓范圍為 - 0.5V至3.6V等。超過這些額定值可能會導致設備永久性損壞。

（二）推薦工作條件

推薦的電源電壓范圍為2.7 - 3.3V，負載阻抗在8 - 32Ω之間，輸入電壓不超過0.9xVDD，工作溫度范圍為 - 40°C至85°C。

（三）電氣參數(shù)

1. 電源電流：工作時的典型電源電流為5mA，掉電模式下，當MCLK不存在時，電流為10 - 30μA。
2. 數(shù)字接口：包括高電平輸出電壓、低電平輸出電壓、高電平輸入電流、低電平輸入電流、輸入電容和輸出電容等參數(shù)。
3. 麥克風接口：輸入失調(diào)電壓在 - 5mV至5mV之間，輸入偏置電流在 - 250nA至250nA之間，輸入電容為5pF，麥克風輸入?yún)⒖荚肼暈?.9 - 4μVrms。
4. 揚聲器接口：不同負載阻抗下，耳機放大器的輸出功率和最大輸出電流有所不同。

四、時序要求

（一）時鐘

MCLK的轉換時間最大為10ns，頻率為2.048MHz，抖動不超過37%，每個PCMSYN幀包含256個MCLK時鐘周期。

（二）發(fā)送和接收

發(fā)送和接收過程中，PCMSYN和PCMI的建立時間和保持時間都有一定的要求，以確保數(shù)據(jù)的準確傳輸。

五、使用注意事項

（一）靜電保護

該設備包含保護電路，可防止其輸入和輸出受到高靜電電壓或靜電場的損壞。根據(jù)MIL - STD - 883C方法3015，這些電路能夠保護設備免受高達2kV的靜電放電（ESD）影響。但在存儲或處理過程中，仍需采取預防措施，如將設備引腳短路或放置在導電泡沫中。

（二）未使用輸入處理

在電路中，未使用的輸入應始終連接到適當?shù)倪壿嬰妷弘娖剑詈檬荲CC或地。

（三）上電初始化

為確保設備在上電時正常復位，需要按照要求施加外部復位信號。

六、總結

TLV320AIC1106 PCM編解碼器以其豐富的功能、良好的電氣性能和低功耗特性，為音頻處理應用提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際設計中，電子工程師需要根據(jù)具體的應用場景和要求，合理選擇工作模式、設置參數(shù)，并注意使用過程中的各種注意事項，以確保設備能夠發(fā)揮出最佳的性能。你在使用類似編解碼器的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。