探索PCM1723：立体声音频数模转换器的卓越之选

在音频处理领域，数模转换器（DAC）的性能对音质起着至关重要的作用。今天，我们将深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的PCM1723立体声音频数模转换器，了解它的特点、性能以及应用。

文件下载：pcm1723.pdf

一、PCM1723的关键特性

（一）数据输入灵活

PCM1723能够接受16位、20位或24位的输入数据，并且支持普通和I²S两种数据输入格式。这种灵活性使得它可以适配多种不同的数据来源和系统架构，满足多样化的设计需求。

（二）集成度高

它是一款完整的立体声DAC，内部集成了数字滤波器和输出放大器。这不仅减少了外部元件的使用，降低了设计成本和复杂度，还能有效提高系统的稳定性和可靠性。

（三）出色的动态性能

动态范围达到94dB，能够清晰地还原音频信号中的细微变化，呈现出丰富的细节和宽广的音域。同时，它支持多种采样频率，包括16kHz、22.05kHz、24kHz、32kHz、44.1kHz、48kHz、64kHz、88.2kHz和96kHz，可适应不同的音频应用场景。

（四）可编程PLL电路

PCM1723内置可编程PLL电路，可从27MHz主时钟生成256fs或384fs的系统时钟。这种可编程性使得它能够根据具体需求灵活调整时钟频率，为系统提供稳定的时钟信号。

（五）丰富的可选功能

具备软静音、数字衰减（256级）、数字去加重等可选功能，并且输出模式支持左声道、右声道、单声道和静音。这些功能为音频处理提供了更多的灵活性和控制手段，方便工程师进行个性化的设计。

二、电气特性与性能表现

（一）分辨率与数据格式

分辨率为16位，音频数据接口格式可在标准和I²S之间选择，数据位长度也能在16位、20位和24位中灵活切换。这使得PCM1723能够适应不同精度和格式的音频数据输入。

（二）PLL性能

主时钟输入频率范围为26.73 - 27.27MHz，输出频率为4.096 - 36.864MHz。生成的系统时钟抖动小，瞬态响应快，能够为系统提供稳定可靠的时钟信号。

（三）动态性能

总谐波失真加噪声（THD+N）在不同采样频率下表现出色，例如在44.1kHz采样频率下，THD+N可达 - 89dB（0dB）；在96kHz采样频率下，THD+N为 - 87dB（0dB）。动态范围在44.1kHz采样频率下可达90 - 94dB，声道分离度和信噪比也都表现优异。

（四）直流精度

增益误差、增益失配和双极性零误差都控制在较小范围内，确保了音频信号的准确还原。

（五）模拟输出

输出电压中心电压为VCC/2，满量程为0.62 x VCC，负载阻抗为5kΩ。这些参数保证了模拟输出信号的质量和稳定性。

三、典型特性分析

（一）动态性能与电源电压和温度的关系

从典型特性曲线可以看出，THD+N（0dB）与电源电压和温度密切相关。在不同的电源电压和温度条件下，THD+N会发生一定的变化。因此，在设计过程中需要合理选择电源和散热方案，以确保PCM1723在各种环境下都能保持良好的性能。

（二）电源电流与采样率的关系

电源电流随着采样率的增加而增大。在设计电源电路时，需要考虑到不同采样率下的电源电流需求，以保证系统的稳定供电。

（三）数字滤波器性能

数字滤波器的通带为0.445fS，阻带为0.555fS，通带波纹为±0.17dB，阻带衰减为 - 35dB。这些特性使得数字滤波器能够有效地滤除不需要的频率成分，提高音频信号的质量。

四、PLL电路与时钟连接

（一）PLL电路原理

PCM1723的PLL电路可接受27MHz主时钟或晶体振荡器，并生成256fs或384fs的系统时钟。在使用外部主时钟时，XTO必须连接到地。同时，为了满足XTI信号幅度的要求，需要仔细确定C1和C2的值。

（二）时钟连接方式

系统时钟连接方式分为晶体谐振器连接和外部时钟输入两种。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的连接方式，并注意时钟信号的稳定性和抗干扰性。

五、特殊功能与寄存器控制

（一）特殊功能概述

PCM1723具有数字衰减、数字去加重、软静音、数据格式选择和输入字分辨率等特殊功能。这些功能通过三线接口进行控制，方便工程师进行灵活配置。

（二）寄存器映射与控制

通过四个16位的程序寄存器来控制特殊功能。每个寄存器的不同位对应着不同的功能，例如寄存器0控制左声道衰减，寄存器1控制右声道衰减，寄存器2控制软静音、去加重、操作使能等，寄存器3控制输入数据格式、极性、衰减通道控制等。工程师可以根据需要对这些寄存器进行编程，实现对PCM1723的精确控制。

六、应用考虑因素

（一）延迟时间

PCM1723存在一定的延迟时间，其延迟时间由FIR滤波器阶数和采样率决定。对于大多数从光盘或磁带源获取数据的应用，延迟时间影响不大；但对于一些专业应用，如广播音频，需要确保总延迟时间小于2ms。

（二）输出滤波

为了获得准确的动态测试结果，建议在测试时使用20kHz低通滤波器。在实际应用中，如果PCM1723驱动宽带放大器，也需要使用外部低通滤波器来去除带外噪声，提高音频性能。

（三）复位功能

PCM1723具有内部上电复位电路和RSTB引脚复位功能。在复位期间，DAC输出无效，模拟输出被强制为VCC/2。工程师需要了解复位的时序和条件，以确保系统在复位后能够正常工作。

（四）电源连接与旁路

PCM1723有数字（VDD）、模拟（VCC）和PLL（VCP）三个电源连接，每个连接都有独立的接地引脚。可以使用一个公共的+5V电源为三个电源引脚供电，但如果使用独立电源，需要确保电源之间的压差在规定范围内。同时，为了减少电源噪声的影响，需要在电源引脚附近进行旁路处理。

七、典型应用电路

（一）MPEG - 2应用

在MPEG - 2应用中，27MHz主视频时钟驱动PCM1723的XTI引脚，PCM1723的PLL生成可编程系统时钟，通过SCKO引脚驱动MPEG - 2解码器的系统时钟输入。这种连接方式实现了音频和视频信号的同步，保证了音视频的协调播放。

（二）AC - 3应用

PCM1723在AC - 3 5.1声道音频解码和播放中也有典型应用。它利用27MHz视频时钟开发音频系统时钟，SCKO引脚驱动AC - 3解码器和两个PCM1720单元，实现多声道音频的解码和播放。

八、总结

PCM1723作为一款高性能的立体声音频数模转换器，具有丰富的功能、出色的性能和广泛的应用场景。在音频处理设计中，它能够为工程师提供灵活的解决方案，帮助实现高质量的音频还原。然而，在使用过程中，工程师需要充分了解其电气特性、典型特性、特殊功能和应用考虑因素，合理进行电路设计和参数配置，以充分发挥PCM1723的优势。你在使用类似的数模转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。