PCM1719立體聲音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器：特性、應用與設計要點

在音頻處理領域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）扮演著至關(guān)重要的角色。PCM1719作為一款完整的低成本立體聲音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具備諸多出色特性，廣泛應用于各類音頻設備中。本文將詳細介紹PCM1719的特性、規(guī)格、工作原理及應用設計要點。

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一、PCM1719的特性亮點

1. 輸入數(shù)據(jù)靈活

PCM1719能夠接受16位或18位輸入數(shù)據(jù)，音頻數(shù)據(jù)輸入格式可以是MSB優(yōu)先、右對齊或I2S格式，為不同的數(shù)據(jù)傳輸方式提供了支持。

2. 完整的立體聲DAC架構(gòu)

它集成了8倍過采樣數(shù)字濾波器、多級Δ - Σ DAC、模擬低通濾波器和片上耳機放大器，形成了一套完整的立體聲DAC解決方案。

3. 高性能表現(xiàn)

具有 - 88dB的總諧波失真加噪聲（THD + N）、96dB的動態(tài)范圍和100dB的信噪比（SNR），能夠提供高質(zhì)量的音頻輸出。

4. 可選擇功能豐富

支持數(shù)字去加重、256級數(shù)字衰減、軟靜音以及多種輸出格式選擇，滿足不同應用場景的需求。

5. 系統(tǒng)時鐘靈活

系統(tǒng)時鐘可以選擇 (256 f{S}) 或 (384 f{S})，適應不同的音頻采樣頻率。

6. 電源與封裝優(yōu)勢

采用單 + 5V電源供電，并且采用小巧的28引腳SSOP封裝，便于在各種設備中集成。

二、PCM1719的規(guī)格參數(shù)

1. 基本參數(shù)

• 分辨率：可選擇16位或18位。
• 采樣頻率：支持32kHz、44.1kHz和48kHz。
• 系統(tǒng)時鐘頻率：根據(jù)采樣頻率不同，對應不同的系統(tǒng)時鐘頻率，如32kHz采樣頻率時，(256 f{S}) 為8.192MHz，(384 f{S}) 為12.288MHz。

2. 動態(tài)性能

• THD + N：在 (V_{O}=0dB) 時為 - 88dB。
• 動態(tài)范圍：96dB。
• 信噪比：100dB。

3. 直流性能

• 增益誤差：在特定條件下為 ± 1%（滿量程）。
• 增益失配：± 1%（滿量程）。

4. 濾波器性能

• 數(shù)字濾波器：通帶為0.445 (f{S})，阻帶為0.555 (f{S})，通帶紋波為 ± 0.17dB，阻帶衰減為 - 35dB。
• 模擬濾波器：在20Hz - 20kHz頻率范圍內(nèi)，頻率響應為 - 0.16dB。

5. 電源要求

• 電壓范圍：(V{DD})、(V{CC})、(PV_{CC}) 為 + 4.5V - + 5.5V。
• 電源電流：典型值為18mA，最大值為25mA。

6. 溫度范圍

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

三、PCM1719的工作原理

1. 系統(tǒng)時鐘

PCM1719的系統(tǒng)時鐘必須是 (256 f{S}) 或 (384 f{S})，它用于驅(qū)動數(shù)字濾波器和多級Δ - Σ調(diào)制器。系統(tǒng)時鐘可以由跨接在XTI（引腳1）和XTO（引腳28）的晶體振蕩器產(chǎn)生，也可以直接從XTI引腳輸入外部時鐘。系統(tǒng)時鐘檢測電路會自動檢測時鐘頻率，并與LRCIN時鐘同步。

2. 無限零標志功能

當音頻輸入數(shù)據(jù)（兩個通道）在65,536個位時鐘（BCKIN）周期內(nèi)連續(xù)為零時，ZERO（引腳7）引腳變?yōu)榈碗娖?；當輸入?shù)據(jù)不為零時，ZERO引腳立即進入高阻態(tài)。

3. PCM音頻接口

PCM音頻數(shù)據(jù)通過LRCIN（引腳4）、DIN（引腳5）和BCKIN（引腳6）輸入。PCM1719E支持正常和I2S兩種數(shù)據(jù)輸入格式，并且可以選擇16位或18位輸入。

4. 操作控制

通過軟件模式使用引腳24、25和26的三線接口進行操作控制。共有四個不同的寄存器，通過位9和10（共16位）確定使用哪個寄存器。

• 寄存器0：用于控制左聲道衰減，位0 - 7（AL0 - AL7）確定衰減級別。
• 寄存器1：用于控制右聲道衰減，位0 - 7（AR0 - AR7）控制衰減級別。
• 寄存器2：用于控制軟靜音、數(shù)字去加重、禁用和無限零檢測。
• 寄存器3：用于選擇I/O數(shù)據(jù)格式，包括輸入數(shù)據(jù)格式、LRCIN極性、輸入字長、衰減控制和輸出格式等。

四、PCM1719的應用設計要點

1. 典型應用電路

在典型應用電路中，(V{DD})、(V{CC}) 和 (PV_{CC}) 可以連接到一個公共的模擬電源，也可以使用單獨的模擬和數(shù)字電源，但電源之間的電壓差必須小于 ± 0.1V。為了減少耳機放大器對DAC性能的影響，耳機插孔接地應連接到低阻抗接地平面。同時，旁路和去耦電容應盡可能靠近器件引腳放置。

2. 電源連接

PCM1719有數(shù)字（(V{DD})）和模擬（(V{CC})）兩個電源連接，每個連接都有單獨的接地。為避免電源開啟時間不同導致的閂鎖條件，建議數(shù)字和模擬電源采用公共連接。如果使用單獨的電源，在電源上升時間內(nèi)兩者之間的電壓差必須小于0.6V。

3. 延遲時間

PCM1719存在有限的延遲時間，其延遲時間由FIR濾波器階段的階數(shù)和所選采樣率決定，計算公式為 (T{D}=11.125 × 1 / f{S})。對于一些對延遲要求較高的專業(yè)應用，如演播室廣播音頻，總延遲時間應小于2ms。

4. 內(nèi)部復位

當首次給PCM1719供電時，在XTI時鐘的1,024個周期后會自動進行復位。在XTI時鐘的前1,024個周期內(nèi)，PCM1719不能進行編程；在1,204個XTI時鐘周期后，ML（引腳18）置低將啟動編程。

5. 輸出濾波

為了準確測試PCM1719的動態(tài)性能，所有動態(tài)測試都應使用20kHz低通濾波器。該濾波器可以去除帶外噪聲，避免影響動態(tài)規(guī)格參數(shù)。如果PCM1719驅(qū)動寬帶放大器，建議使用外部低通濾波器，如簡單的3階濾波器。

6. 抖動靈敏度

Delta - Sigma DAC對主時鐘的抖動非常敏感，時鐘的相位噪聲會導致噪聲增加，從而降低動態(tài)范圍。PCM1719采用的多級Δ - Σ DAC由于具有多個輸出狀態(tài)，理論上提高了信噪比，降低了對抖動的靈敏度。

7. 耳機放大器

PCM1719集成了耳機放大器，能夠直接驅(qū)動32Ω負載，如耳機。放大器的增益為 - 2.8dB（反相），最大輸出電流為12.5mA（rms），在64Ω負載（立體聲32Ω耳機）下的最大輸出電壓為0.8Vrms。

五、總結(jié)

PCM1719作為一款高性能的立體聲音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器，憑借其豐富的特性、出色的性能和靈活的配置，適用于多種音頻設備，如CD - ROM驅(qū)動器、數(shù)字音頻工作站、便攜式CD播放器和數(shù)字樂器等。在設計應用時，需要充分考慮其系統(tǒng)時鐘、操作控制、電源連接、延遲時間、輸出濾波等方面的要點，以確保其性能的充分發(fā)揮。你在使用PCM1719過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。