PCM1717：低成本立体声数模转换器的详细解析

在音频处理领域，数模转换器（DAC）是至关重要的组件，它能将数字音频信号转换为模拟音频信号，为我们带来美妙的听觉体验。今天，我们就来深入探讨一款名为PCM1717的立体声数模转换器，了解它的特性、参数、工作模式以及应用中的注意事项。

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一、PCM1717概述

PCM1717是一款低成本的立体声音频数模转换器，采用了先进的0.6µ CMOS工艺制造。它集成了数字插值滤波器、3阶delta - sigma DAC和模拟输出放大器，能够接受16位或18位的正常输入数据格式，以及16位或18位的 (I^{2}S) 数据格式。该转换器适用于各种对成本敏感且对性能有一定要求的消费类应用，如汽车CD播放器、书架式CD播放器、BS调谐器等。

二、主要特性

2.1 输入数据与功能集成

• 输入数据：可接受16位或18位输入数据，满足不同精度需求。
• 完整立体声DAC：包含8倍过采样数字滤波器、多级delta - sigma DAC、模拟低通滤波器和输出放大器，一站式完成音频信号处理与转换。

  2.2 高性能表现

• 低失真：总谐波失真加噪声（THD + N）低至 - 90dB，有效减少音频信号失真。
• 宽动态范围：动态范围达到96dB，能够清晰呈现音频信号的强弱变化。
• 高信噪比：信噪比（SNR）为100dB，确保音频信号的纯净度。

  2.3 系统时钟与电源

• 系统时钟：支持256fs或384fs的系统时钟，适应不同的音频采样频率。
• 宽电源范围：电源电压范围为 + 2.7V至 + 5.5V，具有良好的电源适应性。

  2.4 可选功能

• 软静音：可通过设置实现音频静音功能。
• 数字衰减：具有256级数字衰减，方便调节音频音量。
• 数字去加重：对音频信号进行去加重处理，改善音频质量。
• 输出模式选择：支持左声道、右声道、单声道和静音等多种输出模式。

  2.5 封装形式

  采用小型SSOP - 20封装，节省电路板空间。

三、技术参数

3.1 分辨率

分辨率为16 - 18位，为音频信号提供了较高的精度。

3.2 数字输入/输出

• 逻辑电平：输入逻辑电平根据不同引脚有所不同，如 (V{IH}) 为 (V{DD}) 的64% - 70%， (V{IL}) 为 (V{DD}) 的28% - 30%。
• 输入逻辑电流：不同引脚的输入逻辑电流也有差异，范围从 - 120µA到40µA不等。
• 输出逻辑电平：在 (+V{DD}= + 5V) 时， (V{OH}) 为3.8V（ (I{OH}= - 5mA) ）， (V{OL}) 为1.0V（ (I_{OL}= + 5mA) ）。
• 接口格式：可选择正常格式或 (I^{2}S) 格式。
• 数据格式：16/18位MSB优先的二进制补码。
• 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，系统时钟频率为8.192/12.288MHz、11.2896/16.9344MHz或12.288/18.432MHz。

  3.3 直流精度

• 增益误差：±1.0% - ±5.0% of FSR。
• 通道间增益失配：±1.0% - ±5.0% of FSR。
• 双极性零误差：在双极性零处， (V{O}=1/2V{CC}) 时，误差为 ± 30mV。

  3.4 动态性能

  在不同电源电压下，动态性能有所差异。例如，在 (V{CC}= + 5V) ， (f = 991Hz) 时，THD + N在满量程（0dB）为 - 90dB，动态范围为96dB，信噪比为100dB；在 (V{CC}= + 3V) ， (f = 991Hz) 时，THD + N在满量程（0dB）为 - 86dB，动态范围为91dB，信噪比为94dB。

  3.5 数字滤波器性能

• 通带纹波：±0.17dB。
• 阻带衰减： - 35dB。
• 通带：0.445fs。
• 阻带：0.555fs。
• 去加重误差：在 (fs = 32kHz - 48kHz) 范围内，误差为 - 0.2dB至 + 0.55dB。
• 延迟时间： (T{D}=11.125/f{S}) 。

  3.6 模拟输出

• 电压范围：满量程（0dB）输出为 (V{CC}) 的62% (V{p - p}) 。
• 负载阻抗：中心电压为 (V_{CC}) 的50%，负载阻抗为5kΩ。

  3.7 电源要求

• 电压范围： + 2.7V至 + 5.5V。
• 功耗：在不同电源电压下，功耗有所不同，如 (+V{CC}= +V{DD}= + 5V) 时，功耗为125mW； (+V{CC}= +V{DD}= + 3V) 时，功耗为45mW。

  3.8 温度范围

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

四、引脚配置与功能

4.1 引脚分配

PCM1717共有20个引脚，不同引脚具有不同的功能，可分为数据输入接口引脚、模式控制和时钟信号引脚、操作控制和标志引脚、模拟输出功能引脚以及电源连接引脚。

4.2 各引脚功能

• 数据输入接口引脚：LRCIN（采样率时钟输入）、DIN（串行数据输入）、BCKIN（位时钟输入）用于输入音频数据。
• 模式控制和时钟信号引脚：XTI（振荡器输入）、MODE（操作模式选择）、DM0、DM1、MUTE等用于控制转换器的工作模式和时钟信号。
• 操作控制和标志引脚：ZERO（无限零检测标志）、RSTB（复位DAC操作）等用于控制转换器的操作和状态。
• 模拟输出功能引脚：D/C_R、V_OUT_R（右声道模拟输出）、D/C_L、V_OUT_L（左声道模拟输出）用于输出模拟音频信号。
• 电源连接引脚：DGND（数字地）、V_DD（数字电源）、AGND（模拟地）、V_CC（模拟电源）为转换器提供电源。

五、工作模式

5.1 硬件模式

通过引脚15、16、17和18上的逻辑电平控制，可实现软静音、数字去加重和复位功能。例如，引脚18为低电平时，强制两个声道静音；引脚16和17作为两位并行寄存器控制去加重模式。

5.2 软件模式

使用引脚16、17和18的三线接口，通过16位串行寄存器控制转换器的操作。不同的寄存器用于控制不同的功能，如寄存器0控制左声道衰减，寄存器1控制右声道衰减，寄存器2控制软静音、数字去加重、禁用和无限零检测，寄存器3选择I/O数据格式。

六、应用注意事项

6.1 系统时钟

系统时钟必须为256fs或384fs，可采用晶体振荡器或外部时钟输入。同时，系统时钟应与LRCIN时钟同步，若不同步，PCM1717可内部补偿相位差。

6.2 数据接口格式

可接受正常和 (I^{2}S) 数据格式，在硬件模式下只能使用16位正常数据。

6.3 复位

PCM1717具有内部上电复位电路和RSTB引脚复位功能。内部上电复位在 (V{DD}>2.2V) 时自动初始化；RSTB引脚为低电平时，强制DAC输出无效，模拟输出为 (V{CC}/2) 。

6.4 电源连接

为避免闩锁现象，建议数字和模拟电源采用公共连接。若使用独立电源，上电时两者的差值应小于0.6V。

6.5 延迟时间

延迟时间由FIR滤波器阶数和采样率决定，计算公式为 (T{D}=11.125/f{S}) 。对于一些对延迟要求较高的专业应用，如广播音频，总延迟时间应小于2ms。

PCM1717以其丰富的功能、良好的性能和较低的成本，在音频处理领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计音频系统时，可以根据具体需求合理选择和使用这款转换器，以实现高质量的音频转换。大家在实际应用中是否遇到过PCM1717的相关问题呢？欢迎在评论区分享交流。