德州仪器PCM2704/5/6/7：USB立体声音频DAC的卓越之选

在音频设备设计领域，一款性能出色的音频数模转换器（DAC）至关重要。德州仪器（TI）的PCM2704、PCM2705、PCM2706和PCM2707系列产品，作为单芯片USB立体声音频DAC，凭借其丰富的特性和广泛的应用场景，成为众多工程师的首选。

文件下载：PCM2704DBR.pdf

产品特性

1. 集成USB接口

PCM2704/5/6/7具备片上USB接口，无需专用设备驱动，支持全速收发器，完全符合USB 1.1规范，并通过了USB-IF认证。其部分可编程描述符和自适应等时传输模式，为音频播放提供了稳定的传输保障。支持32、44.1和48 kHz的采样率，内置12 MHz时钟源的时钟发生器，确保了音频数据的准确处理。

2. 电源供应灵活

该系列产品支持总线供电和自供电两种模式。总线供电典型电压为5 V，自供电典型电压为3.3 V，满足不同应用场景的需求。

3. 出色的音频性能

采用16位Delta - Sigma立体声DAC，在5 V（总线供电）和3.3 V（自供电）下都有优秀的模拟性能。总谐波失真加噪声（THD + N）低至0.006%（(R_{L}>10 k Omega)，自供电），信噪比（SNR）高达98 dB，动态范围达98 dB，能为用户带来高品质的音频体验。

4. 多种功能接口

具备多达八个HID接口（具体取决于型号和设置）、暂停标志、带SCMS的S/PDIF输出。此外，PCM2704/6支持外部ROM接口，PCM2705/7支持串行编程接口，PCM2706/7可选I2S接口，为设计提供了更多的灵活性。

5. 不同封装形式

PCM2704/5采用28引脚SSOP封装，PCM2706/7采用32引脚TQFP封装，方便工程师根据实际需求进行选择。

应用场景

PCM2704/5/6/7系列产品广泛应用于各种USB音频设备，如USB耳机、USB音频扬声器、USB CRT/LCD显示器、USB音频接口盒以及具备USB功能的消费音频产品等。

技术细节

1. 时钟与复位

PCM2704/5/6/7需要一个12 MHz（±500 ppm）的时钟，可通过内置振荡器使用12 MHz晶体谐振器产生。同时，该系列产品具有内部上电复位电路，当(V_{DD})超过2 V（典型值，范围为1.6 V - 2.4 V）时自动工作。

2. 操作模式选择

• 电源配置选择/主机检测：PSEL引脚用于选择电源源，影响配置描述符。在总线供电模式下，HOST引脚决定最大功耗；在自供电模式下，HOST引脚需连接到USB总线的(V_{BUS})以检测连接和断开状态。
• 功能选择（PCM2706/7）：FSEL引脚决定FUNC0 - FUNC3和DOUT的功能，可选择I2S接口或S/PDIF输出。

3. USB接口

控制数据和音频数据通过D+和D - 传输，D+需用1.5 kΩ（±5%）电阻上拉。设备描述符、配置描述符和字符串描述符的部分内容可通过外部ROM、SPI或内部掩膜ROM进行修改。

4. 设备配置

PCM2704/5/6/7有三个接口，分别为默认/控制接口、等时输出接口和HID接口，每个接口有不同的功能和设置。同时，该系列产品有三个端点，分别用于控制、音频数据传输和HID状态报告。

5. DAC特性

采用过采样技术和128 - (f{S})二阶多位噪声整形，内置模拟低通滤波器，可有效降低音频带内的量化噪声。DAC输出通过耳机放大器(V{OUT } L)和(V_{OUT } R)，能在32 Ω负载下提供12 mW功率，在10 kΩ负载下提供1.8 VPP输出。

6. 数字音频接口

• S/PDIF输出：将主机的等时输出数据编码为S/PDIF输出，接口格式和时序遵循IEC - 60958标准。
• (I^{2} S)接口输出（PCM2706/7）：通过FSEL引脚启用，提供16位(I^{2} S)格式的数字输出/输入数据。

7. 描述符数据修改

可通过外部ROM（PCM2704/6）或SPI（PCM2705/7）修改描述符数据，但需满足PSEL和HOST引脚的特定条件，且数据发送需遵循LSB优先和指定字节顺序。

典型电路连接

文档中给出了三种典型电路连接示例，分别适用于USB扬声器、远程耳机和DSP环绕处理放大器等不同应用场景。在设计电路时，需注意满足USB规范要求，同时考虑各元件的参数选择和电源供应等问题。

总结

德州仪器的PCM2704/5/6/7系列USB立体声音频DAC以其丰富的特性、出色的音频性能和灵活的接口配置，为音频设备设计提供了强大的支持。工程师在使用该系列产品时，需深入理解其技术细节，结合具体应用场景进行合理设计，以充分发挥其优势。大家在实际设计中遇到过哪些与音频DAC相关的问题呢？欢迎在评论区分享交流。