PCM1737：高性能24位音频数模转换器的深度解析

在音频处理领域，数模转换器（DAC）的性能直接影响着音频质量。PCM1737作为一款24位、192kHz采样的音频数模转换器，凭借其卓越的性能和丰富的功能，在众多音频应用中得到了广泛的应用。今天，我们就来深入了解一下这款强大的音频DAC。

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一、PCM1737的特性亮点

1. 高分辨率与出色的模拟性能

PCM1737具备24位分辨率，能够提供高精度的音频转换。在模拟性能方面，其动态范围典型值可达106dB，信噪比（SNR）同样为106dB，总谐波失真加噪声（THD+N）典型值仅为0.0015%，满量程输出典型值为3.1Vp-p。这些出色的指标确保了音频信号的高质量还原。

2. 灵活的数字滤波器

它拥有4x/8x过采样数字滤波器，通带为0.454fs，阻带为0.546fs，阻带衰减达到 -82dB，通带纹波仅为 ±0.002dB。这种设计能够有效滤除噪声，提升音频的纯净度。

3. 宽采样频率范围

支持10kHz至192kHz的采样频率，满足了不同音频应用的需求。同时，系统时钟支持128、192、256、384、512或768fs，并具备自动检测功能。

4. 丰富的数据格式与用户可编程功能

可接受16、18、20和24位音频数据，支持标准、I2S和左对齐等数据格式。用户还可以通过4线串行控制端口对其进行编程，实现数字衰减（0dB至 -63dB，0.5dB/步）、数字去加重、数字滤波器滚降控制、软静音、可变过采样等功能。

5. 双电源供电与小封装设计

采用 +5V模拟电源和 +3.3V数字电源供电，数字输入具有5V容限。其小巧的SSOP - 28封装，适合空间有限的应用场景。

二、PCM1737的应用领域

PCM1737的高性能使其在多个音频应用领域都有出色的表现，包括但不限于：

• A/V接收器：为家庭影院系统提供高质量的音频输出。
• DVD电影和音频播放器：确保影片和音乐的音频质量。
• 高端PC的DVD附加卡：提升电脑音频性能。
• HDTV接收器：实现高清电视的音频解码和播放。
• 汽车音频系统：满足汽车内的音频需求。

三、详细规格参数

1. 电气特性

在 +25°C、+VCC = +5V、+VDD = +3.3V、系统时钟 = 384fs（fs = 44.1kHz）和24位数据的条件下，PCM1737的各项参数表现优异。例如，动态范围EIAJ、A加权、fs = 44.1kHz时为102 - 106dB，THD+N在不同采样频率下也有相应的指标。

2. 电源要求

VDD电压范围为 +3.0 - +3.6V，VCC电压范围为 +4.5 - +5.5V。不同采样频率下的电源电流和功耗也有所不同，工程师在设计时需要根据具体应用进行合理选择。

3. 温度范围

工作温度范围为0 - +70°C，存储温度范围为 -55 - +125°C，确保了在不同环境条件下的稳定性。

四、引脚配置与功能

PCM1737的引脚配置清晰明了，每个引脚都有特定的功能。例如，LRCK（左/右字时钟）、DATA（左右声道数据输入）、BCLK（位时钟）用于音频数据的传输；SCLK（系统时钟输入）为数字插值滤波器和多级Δ - Σ调制器提供时钟信号；CLKO（系统时钟输出）可提供缓冲后的系统时钟。

五、系统时钟与复位功能

1. 系统时钟输入

PCM1737需要一个系统时钟来驱动数字插值滤波器和多级Δ - Σ调制器。系统时钟通过SCLK输入（引脚5），为了获得最佳性能，建议使用低相位抖动和噪声的时钟源，如Burr - Brown的PLL1700多时钟发生器。

2. 系统时钟输出

CLKO输出（引脚4）提供了系统时钟输入的缓冲版本，可工作在全速率（fsclk）或半速率（fsclk / 2）。通过控制寄存器20的CLKD位可以编程CLKO的输出频率，CLKE位可以启用或禁用CLKO输出。

3. 上电和外部复位功能

PCM1737具备上电复位功能，系统时钟输入应在VDD达到2.0V之前至少有一个时钟周期处于活动状态。上电复位功能在VDD > 2.0V且系统时钟活动时启用，初始化序列需要1024个系统时钟周期。此外，还可以通过RSTB输入（引脚22）进行外部复位，将PCM1737强制初始化为默认状态。

六、音频串行接口与控制接口

1. 音频串行接口

音频串行接口由3线同步串行端口组成，包括LRCK、BCLK和DATA。BCLK用于将串行数据时钟输入到音频接口的串行移位寄存器，LRCK用于将串行数据锁存到内部寄存器。LRCK和BCLK必须与系统时钟同步，建议从系统时钟输入或输出派生。

2. 串行控制接口

串行控制接口是一个4线异步串行端口，用于对片上模式寄存器进行编程和读取。包括MDO（串行数据输出）、MDI（串行数据输入）、MC（串行位时钟）和ML（控制端口锁存时钟）。通过该接口，可以实现寄存器的读写操作，包括单寄存器读取、自动递增读取等功能。

七、模式控制寄存器

PCM1737的用户可编程功能通过模式控制寄存器实现，这些寄存器可以通过串行控制接口进行编程。常见的模式控制功能包括数字衰减控制、软静音控制、过采样率控制、去加重功能控制等。每个功能都有相应的复位默认条件和寄存器索引，工程师可以根据具体需求进行设置。

八、总结

PCM1737以其高分辨率、出色的模拟性能、灵活的数字滤波器、丰富的用户可编程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。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用场景和需求，合理选择系统时钟、配置寄存器，以充分发挥PCM1737的性能优势。你在使用PCM1737的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。