PCM1719立体声音频数模转换器：特性、应用与设计要点

在音频处理领域，数模转换器（DAC）扮演着至关重要的角色。PCM1719作为一款完整的低成本立体声音频数模转换器，具备诸多出色特性，广泛应用于各类音频设备中。本文将详细介绍PCM1719的特性、规格、工作原理及应用设计要点。

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一、PCM1719的特性亮点

1. 输入数据灵活

PCM1719能够接受16位或18位输入数据，音频数据输入格式可以是MSB优先、右对齐或I2S格式，为不同的数据传输方式提供了支持。

2. 完整的立体声DAC架构

它集成了8倍过采样数字滤波器、多级Δ - Σ DAC、模拟低通滤波器和片上耳机放大器，形成了一套完整的立体声DAC解决方案。

3. 高性能表现

具有 - 88dB的总谐波失真加噪声（THD + N）、96dB的动态范围和100dB的信噪比（SNR），能够提供高质量的音频输出。

4. 可选择功能丰富

支持数字去加重、256级数字衰减、软静音以及多种输出格式选择，满足不同应用场景的需求。

5. 系统时钟灵活

系统时钟可以选择 (256 f{S}) 或 (384 f{S})，适应不同的音频采样频率。

6. 电源与封装优势

采用单 + 5V电源供电，并且采用小巧的28引脚SSOP封装，便于在各种设备中集成。

二、PCM1719的规格参数

1. 基本参数

• 分辨率：可选择16位或18位。
• 采样频率：支持32kHz、44.1kHz和48kHz。
• 系统时钟频率：根据采样频率不同，对应不同的系统时钟频率，如32kHz采样频率时，(256 f{S}) 为8.192MHz，(384 f{S}) 为12.288MHz。

2. 动态性能

• THD + N：在 (V_{O}=0dB) 时为 - 88dB。
• 动态范围：96dB。
• 信噪比：100dB。

3. 直流性能

• 增益误差：在特定条件下为 ± 1%（满量程）。
• 增益失配：± 1%（满量程）。

4. 滤波器性能

• 数字滤波器：通带为0.445 (f{S})，阻带为0.555 (f{S})，通带纹波为 ± 0.17dB，阻带衰减为 - 35dB。
• 模拟滤波器：在20Hz - 20kHz频率范围内，频率响应为 - 0.16dB。

5. 电源要求

• 电压范围：(V{DD})、(V{CC})、(PV_{CC}) 为 + 4.5V - + 5.5V。
• 电源电流：典型值为18mA，最大值为25mA。

6. 温度范围

• 工作温度： - 25°C - + 85°C。
• 存储温度： - 55°C - + 100°C。

三、PCM1719的工作原理

1. 系统时钟

PCM1719的系统时钟必须是 (256 f{S}) 或 (384 f{S})，它用于驱动数字滤波器和多级Δ - Σ调制器。系统时钟可以由跨接在XTI（引脚1）和XTO（引脚28）的晶体振荡器产生，也可以直接从XTI引脚输入外部时钟。系统时钟检测电路会自动检测时钟频率，并与LRCIN时钟同步。

2. 无限零标志功能

当音频输入数据（两个通道）在65,536个位时钟（BCKIN）周期内连续为零时，ZERO（引脚7）引脚变为低电平；当输入数据不为零时，ZERO引脚立即进入高阻态。

3. PCM音频接口

PCM音频数据通过LRCIN（引脚4）、DIN（引脚5）和BCKIN（引脚6）输入。PCM1719E支持正常和I2S两种数据输入格式，并且可以选择16位或18位输入。

4. 操作控制

通过软件模式使用引脚24、25和26的三线接口进行操作控制。共有四个不同的寄存器，通过位9和10（共16位）确定使用哪个寄存器。

• 寄存器0：用于控制左声道衰减，位0 - 7（AL0 - AL7）确定衰减级别。
• 寄存器1：用于控制右声道衰减，位0 - 7（AR0 - AR7）控制衰减级别。
• 寄存器2：用于控制软静音、数字去加重、禁用和无限零检测。
• 寄存器3：用于选择I/O数据格式，包括输入数据格式、LRCIN极性、输入字长、衰减控制和输出格式等。

四、PCM1719的应用设计要点

1. 典型应用电路

在典型应用电路中，(V{DD})、(V{CC}) 和 (PV_{CC}) 可以连接到一个公共的模拟电源，也可以使用单独的模拟和数字电源，但电源之间的电压差必须小于 ± 0.1V。为了减少耳机放大器对DAC性能的影响，耳机插孔接地应连接到低阻抗接地平面。同时，旁路和去耦电容应尽可能靠近器件引脚放置。

2. 电源连接

PCM1719有数字（(V{DD})）和模拟（(V{CC})）两个电源连接，每个连接都有单独的接地。为避免电源开启时间不同导致的闩锁条件，建议数字和模拟电源采用公共连接。如果使用单独的电源，在电源上升时间内两者之间的电压差必须小于0.6V。

3. 延迟时间

PCM1719存在有限的延迟时间，其延迟时间由FIR滤波器阶段的阶数和所选采样率决定，计算公式为 (T{D}=11.125 × 1 / f{S})。对于一些对延迟要求较高的专业应用，如演播室广播音频，总延迟时间应小于2ms。

4. 内部复位

当首次给PCM1719供电时，在XTI时钟的1,024个周期后会自动进行复位。在XTI时钟的前1,024个周期内，PCM1719不能进行编程；在1,204个XTI时钟周期后，ML（引脚18）置低将启动编程。

5. 输出滤波

为了准确测试PCM1719的动态性能，所有动态测试都应使用20kHz低通滤波器。该滤波器可以去除带外噪声，避免影响动态规格参数。如果PCM1719驱动宽带放大器，建议使用外部低通滤波器，如简单的3阶滤波器。

6. 抖动灵敏度

Delta - Sigma DAC对主时钟的抖动非常敏感，时钟的相位噪声会导致噪声增加，从而降低动态范围。PCM1719采用的多级Δ - Σ DAC由于具有多个输出状态，理论上提高了信噪比，降低了对抖动的灵敏度。

7. 耳机放大器

PCM1719集成了耳机放大器，能够直接驱动32Ω负载，如耳机。放大器的增益为 - 2.8dB（反相），最大输出电流为12.5mA（rms），在64Ω负载（立体声32Ω耳机）下的最大输出电压为0.8Vrms。

五、总结

PCM1719作为一款高性能的立体声音频数模转换器，凭借其丰富的特性、出色的性能和灵活的配置，适用于多种音频设备，如CD - ROM驱动器、数字音频工作站、便携式CD播放器和数字乐器等。在设计应用时，需要充分考虑其系统时钟、操作控制、电源连接、延迟时间、输出滤波等方面的要点，以确保其性能的充分发挥。你在使用PCM1719过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。