德州仪器PCM1850/1851：高性能立体声A/D转换器的卓越之选

在电子设计领域，一款优秀的A/D转换器对于提升音频系统性能至关重要。德州仪器（TI）的PCM1850和PCM1851就是这样两款出色的24位、96kHz立体声A/D转换器，它们凭借丰富的特性和卓越的性能，在众多音频应用中展现出强大的竞争力。

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一、产品特性亮点

1. 多路复用器与可编程增益放大器（PGA）

PCM1850/1851具备6×2通道单端输入，采用多路复用输出方式。最大输入电平可达2.4V rms，输入电阻最小为50kΩ。PGA增益范围在 -11dB至11dB之间，以0.5dB为步长进行调节，为不同输入信号的处理提供了灵活的选择。

2. 24位Delta - Sigma立体声A/D转换器

内置抗混叠滤波器和过采样抽取滤波器，过采样频率为×64，通带纹波仅为±0.05dB，阻带衰减达到 -65dB。片上高通滤波器在48kHz时频率为0.91Hz，有效去除输入信号的直流分量，确保音频信号的纯净度。

3. 高性能表现

总谐波失真加噪声（THD + N）典型值为0.0023%，信噪比（SNR）典型值为101dB，动态范围典型值为102dB，为音频系统提供了高质量的转换性能。

4. PCM音频接口

支持主/从模式选择，数据格式包括24位左对齐、24位I2S、16位和24位右对齐。PCM1850通过SPI控制，PCM1851通过I2C控制，方便与不同的音频系统进行接口。

5. 采样率与系统时钟

采样率范围为16 - 96kHz，系统时钟支持256 fs、384 fs、512 fs和768 fs，为不同的应用场景提供了灵活的时钟配置。

6. 电源与封装

采用双电源供电，模拟部分为5V，数字部分为3.3V。封装形式为32引脚TQFP，并且是无铅产品，符合环保要求。

二、应用领域广泛

PCM1850/1851适用于多种音频相关的应用场景，如DVD/HDD/DVD + HDD录像机、AV放大器接收器、CD录音机、MD录音机、多轨录音机以及电子乐器等。这些应用对音频质量要求较高，而PCM1850/1851的高性能特性能够很好地满足这些需求。

三、技术细节剖析

1. 引脚功能

PCM1850和PCM1851的引脚功能各有特点，但都围绕着音频输入、输出、时钟控制和模式选择等方面。例如，VINLx和VINRx引脚用于模拟音频输入，DOUT引脚用于音频数据输出，BCK和LRCK引脚用于时钟控制等。详细的引脚功能在文档中有明确的说明，工程师在设计时需要根据具体需求进行合理的连接和配置。

2. 绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于确保其正常工作和可靠性至关重要。PCM1850/1851的绝对最大额定值包括电源电压、输入电压、电流、温度等方面的限制。例如，电源电压VCC范围为 -0.3V至6.5V，VDD范围为 -0.3V至4V，使用时必须严格遵守这些限制，否则可能会导致器件损坏。

3. 电气特性

在电气特性方面，PCM1850/1851表现出了良好的性能。例如，在数字输入/输出方面，支持多种音频数据格式和位长度；在AFE（模拟前端）方面，输入通道为6个，输入满量程电平为2 - 2.4V rms，PGA增益范围和步长明确；在ADC方面，分辨率为24位，满量程输入电压为0.6VCC。这些电气特性为工程师进行系统设计提供了重要的参考依据。

4. 典型性能曲线

文档中给出了多种典型性能曲线，包括数字滤波器、模拟滤波器的频率响应曲线，以及总谐波失真加噪声、动态范围和信噪比等与采样频率的关系曲线。这些曲线直观地展示了PCM1850/1851在不同条件下的性能表现，工程师可以根据这些曲线进行系统的优化和调试。

四、系统时钟与复位

1. 系统时钟

PCM1850/1851支持256 fS、384 fS、512 fS和768 fS作为系统时钟，系统时钟必须通过SCKI引脚提供。在从模式下，系统时钟检测电路会自动识别时钟频率；在主模式下，需要通过串行端口进行模式控制来选择系统时钟频率。同时，768 - fS系统时钟在主模式或从模式下的某些采样频率（如88.2kHz和96kHz）不可用。

2. 上电复位

PCM1850/1851具有内部上电复位电路，当电源VDD超过2.2V（典型值）时，会自动进行初始化（复位）。在VDD < 2.2V（典型值）以及VDD > 2.2V（典型值）后的1024个系统时钟内，器件处于复位状态，数字输出被强制为零。复位状态释放后，经过4500/fS的时间，数字输出才有效。

五、模拟前端与音频接口

1. 模拟前端

PCM1850/1851的模拟前端电路包括多路复用器和PGA，通过串行端口进行模式控制来选择输入通道和PGA增益。在通道和增益切换时，可能会产生爆音或其他意外的瞬态响应，因此建议在数字域进行适当的数据处理来控制瞬态。模拟前端只允许通过输入电容进行交流输入，禁止直流输入，并且建议VINxx引脚的信号源电阻小于1kΩ。

2. 串行音频数据接口

支持主/从模式，通过BCK、LRCK和DOUT引脚与音频系统进行接口。在主模式下，BCK和LRCK作为输出引脚，频率固定为64 × LRCK；在从模式下，BCK和LRCK作为输入引脚，接受64 BCK/LRCK或48 BCK/LRCK（仅适用于384 fS SCKI）格式。同时，支持四种音频数据格式，通过串行端口进行模式控制选择。

六、总结与思考

德州仪器的PCM1850/1851是一款功能强大、性能卓越的立体声A/D转换器，其丰富的特性和广泛的应用领域为音频系统设计提供了极大的便利。在实际设计中，工程师需要充分了解其技术细节，根据具体的应用需求进行合理的配置和优化。例如，在选择系统时钟和采样率时，需要考虑音频系统的整体性能和稳定性；在处理模拟前端的通道和增益切换时，要注意避免产生不良的瞬态响应。大家在使用PCM1850/1851进行设计时，有没有遇到过一些特殊的问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。