德州仪器PCM186x音频ADC：高性能与灵活性的完美结合

在音频处理领域，一款优秀的音频ADC（模数转换器）对于实现高质量音频采集和处理至关重要。德州仪器（TI）的PCM186x系列音频ADC，包括PCM1860、PCM1861、PCM1862、PCM1863、PCM1864和PCM1865，以其卓越的性能和丰富的功能，为音频系统设计带来了新的选择。今天，我们就来深入了解一下这个系列的产品。

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一、PCM186x系列产品概述

PCM186x系列音频ADC旨在满足现代音频系统对高性能、低功耗和灵活性的需求。该系列产品采用了先进的技术，集成了可编程增益放大器（PGA）、高性能音频PLL等功能，支持单电源3.3V供电，能够在小封装内实现高集成度的音频前端设计，降低了产品成本，同时提高了系统性能。

二、主要特性亮点

（一）高SNR性能

不同型号的PCM186x产品在信噪比（SNR）性能上有所差异。其中，PCM1861/63/65的SNR可达110dB，而PCM1860/62/64的SNR也能达到103dB。高SNR意味着能够更准确地采集音频信号，减少噪声干扰，为音频处理提供更纯净的原始数据。

（二）灵活的采样率和输入配置

ADC采样率范围为8kHz至192kHz，能够满足不同音频应用的需求。同时，该系列产品支持单端和差分输入，单端输入的满量程为2.1V RMS，差分输入的满量程为4.2V RMS，为不同的音频信号源提供了灵活的接口选择。

（三）丰富的控制方式

PCM1860和PCM1861采用硬件（HW）控制方式，而PCM1862、PCM1863、PCM1864和PCM1865则支持软件（SW）控制，可通过I²C或SPI接口进行配置。软件控制的设备还支持多达四个数字麦克风输入，为音频采集提供了更多的可能性。

（四）可编程增益放大器

PCM186x系列产品集成了可编程增益放大器（PGA），不同型号的PGA增益设置有所不同。硬件控制的PCM1860/61具有固定增益选项，如0dB、12dB和32dB；而软件控制的PCM1862/63/64/65则支持-12dB至+32dB的可编程增益，且增益调节步长为0.5dB，能够根据不同的音频信号强度进行灵活调整。

（五）低功耗设计

在单3.3V电源供电下，PCM186x系列产品的功耗表现出色。PCM1860/61/62/63的功耗小于85mW，PCM1864/65的功耗小于145mW。此外，产品还集成了Energysense音频内容检测器，可实现自动系统唤醒和睡眠功能，进一步降低功耗。

（六）集成高性能音频PLL

PCM186x系列产品集成了高性能音频PLL，能够从1MHz至50MHz的任何时钟源生成实际音频速率时钟。这一特性使得产品在音频源没有主时钟驱动数模转换器（DAC）和放大器的系统中非常有用，能够为系统提供稳定的时钟信号。

三、应用领域广泛

（一）家庭影院和电视

在家庭影院和电视系统中，PCM186x系列产品能够提供高质量的音频采集功能，支持多声道音频输入，为用户带来身临其境的音频体验。

（二）语音控制设备

对于语音控制设备，PCM186x的高SNR性能和低功耗设计能够准确采集语音信号，同时延长设备的续航时间。其支持数字麦克风输入的特性，也使得设备能够更好地适应不同的语音采集环境。

（三）蓝牙音箱

在蓝牙音箱中，PCM186x可以实现音频信号的高质量采集和处理，与蓝牙模块进行数据混合，为音箱提供清晰、流畅的音频输出。

（四）麦克风阵列处理器

PCM186x系列产品支持多达四个数字麦克风输入，能够满足麦克风阵列处理器对多通道音频采集的需求，为语音识别、音频定位等应用提供有力支持。

四、功能模块详解

（一）模拟前端

PCM186x的模拟前端具有高度的灵活性，支持单端和差分输入，能够处理从微小的麦克风输入到2.1V RMS的线路输入信号，无需外部电阻分压器。前端的MIX、MUX和PGA还支持差分、伪差分和单端输入，可有效抑制干扰，是需要抗干扰功能的产品的理想接口选择。

（二）时钟系统

PCM186x系列产品的时钟系统非常灵活，可作为时钟主设备或从设备。其能够从外部晶体或CMOS电平时钟源获取主时钟，集成的PLL可从1MHz至50MHz的任何时钟源生成音频时钟。硬件控制的PCM1860和PCM1861在从模式下能够检测到MCK的缺失并自动生成MCK信号，而软件控制的设备则可根据输入时钟速率对PLL进行编程。

（三）二次ADC

二次ADC是一个低功耗、非音频ADC，用于睡眠模式下监测模拟输入，也可在控制感应模式下测量系统中的直流电压，如电池电压和控制电位器。控制感应功能还可在检测到电压超过特定阈值时生成中断，使微控制器在控制电压稳定时处于低功耗睡眠模式。

（四）可编程增益放大器（PGA）

PCM186x的PGA采用混合模拟和数字可编程增益放大器设计，集成了查找表，可实现模拟和数字增益的最佳平衡。通过自动增益映射功能，可在单个寄存器中设置每个通道的增益。同时，PGA还具有零交叉检测功能，能够减少拉链噪声。

（五）自动削波抑制

软件控制的PCM186x设备具有自动削波抑制功能，当ADC出现削波时，能够自动降低增益，并生成内部中断通知系统微控制器。该功能的衰减级别可编程，可设置为-3dB、-4dB、-5dB或-6dB，同时还支持通道链接功能，以保持输入通道之间的增益平衡。

五、设计要点与注意事项

（一）电源供应

PCM186x采用3.3V和1.8V功能模块相结合的方式，具有AVDD、DVDD和IOVDD三个内部电源轨。AVDD为模拟电路提供干净的3.3V电源，DVDD用于3.3V数字时钟电路，IOVDD用于驱动输入/输出数字电路。产品集成了片上LDO，可将外部3.3V转换为数字核心所需的1.8V。在设计电源供应时，需要注意各电源轨的稳定性和去耦处理，以确保产品性能。

（二）时钟配置

时钟配置对于PCM186x的正常工作至关重要。在选择时钟源时，需要根据产品的工作模式和性能要求进行合理选择。对于主模式，建议使用稳定的SCK源，如CMOS SCK或外部晶体。同时，需要根据不同的采样率和功能需求，对PLL和时钟分频器进行正确配置。

（三）PCB布局

在PCB布局方面，应遵循模拟和数字部分分离的原则，将模拟线路与数字线路分开布线，以防止数字噪声干扰模拟信号。去耦电容应尽可能靠近电源引脚放置，并与设备位于同一层，避免在去耦电容和设备之间设置过孔。此外，在输入走线之间设置接地层，可降低串扰。

（四）寄存器配置

软件控制的PCM186x设备通过寄存器进行配置，寄存器分为四个页面：0、1、3和253。在进行寄存器配置时，需要仔细阅读数据手册，了解每个寄存器的功能和使用方法，避免对未记录的寄存器进行写入操作。

六、总结

德州仪器的PCM186x系列音频ADC以其高SNR性能、灵活的输入配置、丰富的控制方式和低功耗设计等优点，为音频系统设计提供了强大的支持。无论是在家庭影院、语音控制设备还是蓝牙音箱等应用领域，PCM186x都能够发挥其优势，帮助工程师实现高性能、低成本的音频系统设计。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和设计要求，合理选择产品型号，并注意电源供应、时钟配置、PCB布局和寄存器配置等方面的问题，以确保系统的稳定性和性能。希望本文能够对大家在使用PCM186x系列产品进行音频系统设计时有所帮助。如果你在设计过程中遇到任何问题，欢迎在评论区留言讨论。