探索DSD1792：24位高性能音频数模转换器

在音频技术不断发展的今天，数模转换器（DAC）作为连接数字音频世界和模拟音频世界的桥梁，其性能直接影响着音频的质量。今天，我们要深入了解一款来自德州仪器（Texas Instruments）的高性能音频数模转换器——DSD1792。

文件下载：DSD1792DB.pdf

一、DSD1792之特性亮点

1. 多格式支持

DSD1792支持DSD和PCM两种音频数据格式，这使得它在兼容性方面表现出色。无论是处理传统的PCM音频，还是新兴的DSD音频，都能轻松应对，为音频设备的多样化设计提供了可能。

2. 高分辨率

具备24位的分辨率，DSD1792能够提供更细腻、更丰富的音频细节。在处理音频信号时，可以捕捉到更微弱的声音变化，还原出更真实的音频场景。

3. 卓越的模拟性能

• 动态范围：在不同的输出条件下，动态范围表现优秀。例如，在9V rms单声道输出时，动态范围可达132dB；在4.5V rms立体声输出时，为129dB；在2V rms立体声输出时，也有127dB。这意味着它能够清晰地呈现出音频中的强弱对比，让用户感受到更广阔的声音动态。
• 总谐波失真加噪声（THD+N）：低至0.0004%的THD+N，有效减少了音频信号中的失真和噪声，使输出的音频更加纯净、自然。

  4. 数字滤波器优势

  采用8倍过采样数字滤波器，其阻带衰减可达 -130dB，通带纹波仅为 ±0.00001dB。这种出色的滤波性能能够有效去除音频信号中的高频噪声和干扰，提升音频的质量。

  5. 灵活的采样和时钟设置

  采样频率范围为10kHz至200kHz，系统时钟支持128、192、256、384、512或768 fs，并具备自动检测功能。这使得DSD1792能够适应不同的音频应用场景，满足多样化的设计需求。

  6. 丰富的用户可编程功能

  通过4线串行控制端口，用户可以对DSD1792进行多种功能的编程控制。例如，数字衰减范围为0dB至 -120dB，步长为0.5dB；还支持数字去加重、数字滤波器滚降（尖锐或缓慢）以及软静音等功能。

二、DSD1792之应用领域

DSD1792凭借其高性能和多功能性，在多个音频应用领域得到了广泛的应用：

• 家庭影院系统：如A/V接收器，能够为用户带来高品质的音频体验，让电影、音乐等内容更加生动逼真。
• 光盘播放器：包括SACD播放器和DVD播放器，准确还原光盘中的音频信息，展现出音乐的原汁原味。
• 高清电视：HDTV接收器中使用DSD1792，可以提升电视音频的质量，使观众获得更好的视听享受。
• 汽车音频：在汽车音响系统中，DSD1792能够适应汽车复杂的电磁环境，提供清晰、稳定的音频输出。
• 专业录音设备：数字多轨录音机等设备，需要高精度的音频转换，DSD1792正好满足这一需求。

三、DSD1792之电气特性

1. 数据格式

• PCM模式：支持标准、I2S和左对齐等多种音频数据接口格式，音频数据位长度可选择16位、20位或24位，采用MSB优先、2s补码的音频数据格式。
• DSD模式：音频数据接口格式为DSD（直接流数字），音频数据位长度为1位，采样频率为2.8224MHz，系统时钟频率范围为2.8224MHz至11.2896MHz。

  2. 数字输入/输出

  逻辑电平与TTL兼容，输入逻辑电平VIH为2V，VIL为0.8V；输入逻辑电流IIH和IIL在不同条件下有相应的取值；输出逻辑电平VOH和VOL也有明确的规定。

  3. 动态性能

  在不同的输出条件和采样频率下，DSD1792的THD+N、动态范围、信噪比和声道分离度等动态性能指标表现出色。例如，在PCM模式2V rms输出时，THD+N在不同采样频率下有不同的表现，动态范围和信噪比也能达到较高的水平。

  4. 模拟输出

  增益误差、增益失配、双极零误差等指标都在合理的范围内，输出电流和中心电流也有明确的规定，确保了模拟输出的稳定性和准确性。

  5. 数字滤波器性能

  数字滤波器具有去加重误差小的特点，并且提供了尖锐滚降和缓慢滚降两种不同的滤波特性，用户可以根据实际需求进行选择。

四、DSD1792之引脚与功能

DSD1792采用28引脚的SSOP封装，各个引脚都有明确的功能定义：

• 模拟接地引脚：AGND1、AGND2、AGND3L和AGND3R分别用于不同的模拟接地，确保模拟电路的稳定运行。
• 数字接地引脚：DGND为数字电路提供接地。
• 音频数据输入引脚：在不同的模式下，DSDL、DSDR、PDATA等引脚用于输入音频数据。
• 模拟电流输出引脚：IOUTL+、IOUTL - 、IOUTR+和IOUTR - 分别输出左右声道的模拟电流。
• 控制引脚：MC、MDI、MDO、MS等引脚用于模式控制和数据读写。

五、DSD1792之系统时钟与复位

1. 系统时钟输入

DSD1792需要系统时钟来驱动数字插值滤波器和先进分段DAC调制器。系统时钟通过SCK输入（引脚7），并且具备自动检测功能，能够自动识别系统时钟是否在128 fS至768 fS之间。为了获得最佳性能，建议使用低相位抖动和噪声的时钟源，德州仪器的PLL1700系列多时钟发生器是一个不错的选择。

2. 复位功能

• 上电复位：当 (V_{DD}>2V) 时，上电复位功能启用，初始化序列需要1024个系统时钟周期。初始化完成后，DSD1792将进入默认复位状态。
• 外部复位：通过RST输入（引脚14），外部控制器或主复位电路可以强制DSD1792初始化到默认复位状态。外部复位在DSD1792上电和系统时钟激活之间存在延迟的应用中尤为有用。

六、DSD1792之音频数据接口

1. 音频串行接口

音频接口端口是一个3线串行端口，包括PLRCK、PBCK和PDATA。PBCK作为串行音频位时钟，用于将PDATA上的串行数据时钟到音频接口的串行移位寄存器中；PLRCK是串行音频左右字时钟。DSD1792要求PLRCK和系统时钟同步，但不要求它们之间有特定的相位关系。

2. PCM音频数据格式和时序

支持标准右对齐、I2S和左对齐等行业标准音频数据格式，数据格式通过控制寄存器18中的格式位FMT[2:0]进行选择，默认数据格式为24位I2S。所有格式都要求二进制2s补码、MSB优先的音频数据。

3. 外部数字滤波器接口和时序

支持外部数字滤波器接口，通过一个3线或4线同步串行端口，可以使用外部数字滤波器，如德州仪器的DF1704和DF1706、太平洋微声的PMD200或可编程数字信号处理器。

4. 直接流数字（DSD）格式接口和时序

支持DSD格式接口操作，通过内部模拟FIR滤波器进行带外噪声滤波。DSD格式接口由一个3线同步串行端口组成，包括DBCK、DSDL和DSDR。在DSD模式下，PLRCK和PBCK应连接到GND。

5. TDMCA接口

文档中虽未详细描述TDMCA接口的具体内容，但可以推测它为DSD1792提供了一种时间分割复用的命令和音频数据传输方式，进一步丰富了其数据传输的灵活性。

DSD1792以其卓越的性能、丰富的功能和广泛的应用领域，成为音频数模转换领域的一款优秀产品。对于电子工程师来说，深入了解DSD1792的特性和应用，将有助于设计出更高质量的音频设备。在实际应用中，我们还需要根据具体的需求和设计场景，合理选择和配置DSD1792，以充分发挥其优势。你在使用DSD1792或者其他音频DAC时，遇到过哪些有趣的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。