德州仪器PCM1772和PCM1773：低电压低功耗立体声数模转换器

在音频设备设计领域，低电压、低功耗且高性能的数模转换器（DAC）一直是工程师们追求的目标。德州仪器（TI）的PCM1772和PCM1773就是这样两款出色的产品，它们为便携式音频播放器、手机、PDA等设备提供了理想的音频解决方案。今天，我们就来详细了解一下这两款器件。

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产品概述

PCM1772和PCM1773是CMOS单片集成电路，采用小型TSSOP - 16和VQFN - 20封装，集成了立体声数模转换器、线路输出电路和支持电路。数据转换器采用TI增强的多级∆ - Σ架构，通过噪声整形和多级幅度量化实现了出色的动态性能，并提高了对时钟抖动的容忍度。

产品特性

模拟性能

在 (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 为2.4V时，动态范围典型值可达98dB，0dB时的总谐波失真加噪声（THD + N）典型值为0.007%，展现了优秀的音频还原能力。

电源要求

支持1.6V至3.6V的单电源供电，在 (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 为2.4V时，功耗仅为6mW，非常适合对功耗敏感的便携式设备。

时钟与采样频率

系统时钟支持128 (f{S})、192 (f{S})、256 (f{S}) 和384 (f{S}) ，采样频率范围为5kHz至50kHz，能满足多种音频应用的需求。

控制方式

• PCM1772：支持软件控制，可选择16位、20位、24位数据字，支持左对齐、右对齐和I2S格式，可选择从/主模式，具备数字衰减（0dB至 - 62dB，1dB/步）、44.1kHz数字去加重、零交叉衰减、数字软静音、单声道模拟输入混合和单声道扬声器模式等功能。
• PCM1773：采用硬件控制，支持左对齐和I2S格式，具备44.1kHz数字去加重和单声道模拟输入混合功能。

其他特性

具有无噗声噪声电路，数字输入和输出与CMOS兼容，所有逻辑输入可承受3.3V电压，且内部未端接。

应用领域

PCM1772和PCM1773适用于多种需要低电压运行的应用场景，如便携式音频播放器、手机、PDA等。

电气特性

绝对最大额定值

在使用时需要注意，电源电压 (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 范围为 - 0.3V至4V，电源电压差 (V_{CC 1}) 为 ± 0.1V，接地电压差为 ± 0.1V，数字输入电压范围为 - 0.3V至4V，输入电流（除电源外的任何端子）为 ± 10mA，工作温度范围为 - 40°C至125°C，存储温度范围为 - 55°C至150°C，结温为150°C，焊接时引脚温度和红外回流焊时封装温度峰值为260°C（5s）。超过这些绝对最大额定值可能会对器件造成永久性损坏。

推荐工作条件

推荐的电源电压 (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 为1.6V至3.6V，数字输入逻辑家族为CMOS，数字输入时钟频率方面，系统时钟为0.64MHz至19.2MHz，采样时钟为5kHz至50kHz，模拟输出负载电阻为10kΩ，模拟输入电平（ (V_{CC 2}) = 2.4V）最大为1.4Vp - p，工作环境温度为 - 25°C至85°C。

电气性能

在 (T{A}=25^{circ} C) 、 (V{CC 1}=V{CC 2}=2.4 ~V) 、 (f{S}=44.1 kHz) 、系统时钟 = 256 (f{S}) 和24位数据、 (R{L}=10 k Omega) 的条件下，分辨率为24位，采样频率范围为5kHz至50kHz，系统时钟频率支持128 (f{S})、192 (f{S})、256 (f{S}) 和384 (f{S}) 。数字输入/输出方面，输入逻辑高电平 (V{IH}) 为0.7 (V{CC1}) ，输入逻辑低电平 (V{IL}) 为0.3 (V{CC1}) 等。动态性能方面，满量程输出电压为0.77 (V_{CC2}) ，动态范围和信噪比（EIAJ，A加权）典型值为98dB，THD + N在0dB时典型值为0.007%，声道分离度典型值为80dB等。

引脚分配与功能

不同封装的PCM1772和PCM1773引脚功能有所不同，但主要的引脚功能包括模拟地（AGND1、AGND2）、单声道模拟信号混合输入（AIN）、串行位时钟（BCK）、串行音频数据输入（DATA）、左右时钟（LRCK）、模式控制端口相关引脚（MC、MD、MS）、复位输入（PD）、系统时钟输入（SCKI）、电源引脚（ (V{CC 1}) 、 (V{CC 2}) ）、去耦电容连接（ (V{COM}) ）以及左右声道模拟信号输出（ (V{OUT L}) 、 (V_{OUT R}) ）等。

详细工作原理

系统时钟、复位和功能

PCM1772和PCM1773需要系统时钟来操作数字插值滤波器和多级∆ - Σ调制器，系统时钟通过16号端子（SCKI）输入。不同的音频采样率对应不同的系统时钟频率，例如48kHz采样率时，128 (f_{S}) 的系统时钟频率为6.144MHz。同时，系统时钟有一定的脉冲持续时间和周期时间要求，如系统时钟脉冲高电平持续时间 (t (SCKH)) 最小为7ns，低电平持续时间 (t (SCKL)) 最小为7ns，脉冲周期时间 (t (SCKY)) 最小为52ns。

电源开关和复位

在电源上电时，需要先确保电源电压 (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 达到指定范围，且稳定的时钟SCKI、BCK和LRCK已提供，然后将PD引脚从LOW设置为HIGH。时钟和电源要求满足后，PD引脚从LOW变为HIGH前需要至少1ms的时间。上电后，内部逻辑状态会在1024个系统时钟周期内保持复位状态， (V{OUT } L) 和 (V{OUT } R) 会从地电平逐渐上升，经过 (9334/f) 的时间达到与输入数据对应的输出电平。下电时，先将PD引脚从HIGH设置为LOW， (V{OUT } L) 和 (V{OUT } R) 会在9334/ (f_{S}) 的时间内逐渐下降到地电平，之后再移除电源可避免产生噗声噪声。

音频串行接口

PCM1772和PCM1773的音频串行接口由三线同步串行端口组成，包括LRCK、DATA和BCK引脚。BCK是串行音频位时钟，将DATA上的串行数据时钟输入到音频接口串行移位寄存器；LRCK是串行音频左右字时钟，将串行数据锁存到串行音频接口内部寄存器。PCM1772的LRCK和BCK支持从/主模式，由FMT（寄存器3）设置。在从模式下，BCK和LRCK与音频系统时钟SCKI同步，LRCK工作在采样频率 (f_{S}) ，BCK可以工作在32、48和64倍采样频率；在主模式下，BCK和LRCK由系统时钟派生，是输出信号，BCK可以工作在64倍采样频率。

音频数据格式和时序

PCM1772支持标准、I2S和左对齐等行业标准音频数据格式，PCM1773支持I2S和左对齐数据格式。数据格式通过PCM1772的控制寄存器3的格式位FMT[2:0]或PCM1773的FMT端子选择，默认数据格式为24位、左对齐、从模式，所有格式都要求二进制补码、MSB优先的音频数据。不同模式下，音频接口有不同的时序要求，如从模式下BCK脉冲周期时间 (t (BCY)) 最小为1/(64 (f_{S}) ) ，BCK高电平时间 (t (BCH)) 和低电平时间 (t (BCL)) 最小为35ns等。

总结

PCM1772和PCM1773以其低电压、低功耗、高性能的特点，为音频设备设计提供了优秀的解决方案。在实际应用中，工程师们需要根据具体的设计需求，合理选择器件，并严格按照推荐的工作条件和时序要求进行设计，以确保设备的稳定运行和良好的音频性能。大家在使用这两款器件时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。