PCM1604和PCM1605：6通道24位音频数模转换器的卓越之选

在音频处理领域，数模转换器（DAC）的性能对于音质的呈现起着至关重要的作用。PCM1604和PCM1605作为Burr - Brown公司推出的6通道24位音频数模转换器，以其卓越的性能和丰富的功能，为音频系统的设计提供了强大的支持。不过需要注意的是，这两款产品不推荐用于新设计。

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一、产品概述

PCM1604和PCM1605是CMOS单片集成电路，采用小型QFP - 48封装，集成了六个24位音频数模转换器及相关支持电路。它们采用Burr - Brown的增强多级Δ - Σ架构，运用4阶噪声整形和8级幅度量化技术，实现了出色的信噪比性能和对时钟抖动的高容忍度。

二、产品特性

1. 高分辨率与兼容性

• 具备24位分辨率，可提供高精度的音频转换。
• 引脚与PCM1600、PCM1601兼容，方便进行升级和替换。

2. 出色的模拟性能

• 动态范围典型值达105dB，信噪比典型值为104dB，总谐波失真加噪声（THD + N）典型值为0.0018%，满量程输出典型值为3.1Vp - p。

3. 高效的数字滤波器

• 采用8倍过采样插值滤波器，阻带衰减为 - 82dB，通带纹波为±0.002dB。

4. 灵活的采样与数据格式

• 采样频率范围为10kHz至200kHz，支持16、18、20和24位音频数据。
• 支持标准、I2S和左对齐等多种数据格式。

5. 用户可编程功能

• 数字衰减范围为0dB至 - 63dB，步长为0.5dB。
• 具备软静音、零检测静音功能，零标志可作为通用逻辑输出。
• 支持数字去加重和数字滤波器滚降选择（尖锐或缓慢）。

6. 电源与逻辑特性

• 采用双电源供电，+5V模拟电源和+3.3V数字电源。
• 数字逻辑输入具有5V容限。

7. 多种封装形式

• PCM1604采用LQFP - 48封装，PCM1605采用MQFP - 48封装。

三、应用领域

PCM1604和PCM1605广泛应用于多种音频系统，包括：

• 集成A/V接收器
• DVD电影和音频播放器
• HDTV接收器
• 汽车音频系统
• 高端PC的DVD附加卡
• 数字音频工作站
• 其他多通道音频系统

四、技术规格

1. 电气参数

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，各项参数表现优异。例如，分辨率为24位，THD + N在不同条件下有不同表现，动态范围、信噪比等也有明确的典型值。

2. 电源要求

• VDD电压范围为+3.0V至+3.6V，VCC电压范围为+4.5V至+5.5V。
• 不同采样频率下，电源电流和功耗有所不同。

3. 温度范围

• 工作温度范围为 - 25°C至+85°C，存储温度范围为 - 55°C至+125°C。

五、引脚分配与功能

1. 模拟输出引脚

• 提供6个音频信号电压输出引脚（V OUT 1 - V OUT 6），分别对应不同的音频通道。
• 还有两个公共电压输出引脚（V COM 1和V COM 2），需通过10μF电容旁路到模拟地。

2. 数字输入/输出引脚

• 包括系统时钟输入（SCKI）、缓冲时钟输出（SCKO）、串行音频数据输入（DATA1 - DATA3）、串行控制接口引脚（MDI、MC、ML、RST、MDO）等。

3. 零数据标志引脚

• 6个零数据标志引脚（ZERO1 - ZERO6）和一个逻辑“与”的零数据标志引脚（ZEROA），可作为通用输出引脚。

六、系统时钟与复位功能

1. 系统时钟输入

• 系统时钟输入（SCKI）用于驱动数字插值滤波器和多级Δ - Σ调制器。不同采样频率对应不同的系统时钟频率，使用时需选择低相位抖动和噪声的时钟源，如Burr - Brown的PLL1700多时钟发生器。
• 当采样频率为192kHz时，建议仅启用两个通道（V OUT 1和V OUT 2）以获得最佳动态性能。

2. 系统时钟输出

• 缓冲后的系统时钟输出（SCKO）可工作在全速率（f SCKI ）或半速率（f SCKI / 2），通过控制寄存器9的CLKD位编程，CLKE位可启用或禁用该输出。

3. 复位功能

• 具有上电复位功能，系统时钟输入在VDD = 2.0V之前至少活跃一个时钟周期，上电复位初始化需要1024个系统时钟周期。
• 还支持外部复位，通过RST引脚（低电平有效），复位初始化同样需要1024个系统时钟周期。

七、音频串行接口

1. 接口组成

由LRCK、BCK、DATA1、DATA2和DATA3组成5线同步串行端口。BCK为串行音频位时钟，用于将数据时钟输入到串行移位寄存器；LRCK为串行音频左右字时钟，用于将数据锁存到内部寄存器。

2. 时钟同步要求

LRCK和BCK必须与系统时钟同步，理想情况下应从系统时钟输入或输出（SCKI或SCKO）派生。LRCK工作在采样频率（fS），BCK可工作在48或64倍采样频率。

3. 数据格式

支持标准、I2S和左对齐等行业标准音频数据格式，通过控制寄存器9的FMT[2:0]位选择，默认格式为24位标准格式，所有格式均要求二进制补码、MSB优先的音频数据。

八、串行控制接口

1. 接口功能

是一个4线同步串行端口，异步于串行音频接口，用于对片上模式寄存器进行编程和读取。包括MDI（串行数据输入）、MDO（串行数据输出）、MC（串行位时钟）和ML（控制端口锁存时钟）。

2. 寄存器操作

• 写操作：使用16位数据字，通过设置R/W位为‘0’表示写操作，IDX[6:0]设置寄存器索引，D[7:0]包含要写入的数据。
• 单寄存器读操作：R/W位设置为‘1’，使用Control Register 11的REG[6:0]位设置要读取的寄存器索引。
• 自动增量读操作：通过设置Control Register 11的INC位为‘1’启用，可顺序读取多个寄存器。

九、模式控制寄存器

PCM1604提供了丰富的用户可编程功能，通过控制寄存器进行设置。这些功能包括数字衰减控制、软静音控制、音频数据格式控制、数字滤波器滚降控制等，每个功能都有相应的复位默认条件和寄存器索引。

在实际设计中，电子工程师需要根据具体的应用需求，合理选择和配置PCM1604和PCM1605的各项参数和功能，以实现最佳的音频性能。你在使用这两款产品时，有没有遇到过一些特殊的挑战呢？又有哪些成功的经验可以分享呢？欢迎在评论区留言交流。