探索DEM - DAI3793A/3794A EVM：16位低功耗立体声音频编解码器评估平台

在当今的电子世界中，音频编解码器在各种便携式数字音频设备里占据着至关重要的地位。今天我们要深入探讨的是德州仪器（TI）的DEM - DAI3793A/3794A EVM，这是一款用于评估PCM3793A/PCM3794A 16位低功耗立体声音频编解码器的完整平台。

文件下载：DEM-DAI3793AEVM.pdf

1. PCM3793A/94A编解码器简介

1.1 关键特性

PCM3793A/94A专为便携式数字音频应用而设计，它集成了众多强大的功能。其模拟前端支持立体声单端输入、单声道差分输入，配备立体声可编程增益放大器（PGA）和带20dB增益的麦克风放大器及偏置电路。模拟后端则提供了带音量控制的立体声/单声道线路输出、带音量控制和无电容模式的立体声/单声道耳机放大器，以及PCM3793A独有的带音量控制的立体声/单声道数字扬声器放大器（BTL）。

在性能方面，它的动态范围表现出色，数模转换器（DAC）的动态范围达到93dB，模数转换器（ADC）为90dB。耳机输出在(R{L}=16 Omega)时能达到40mW + 40mW，扬声器输出在(R{L}=8 Omega)时可达700mW + 700mW。

在电源供应上，数字I/O部分和数字核心部分的电压范围为1.71V至3.6V，模拟部分和功率放大器部分为2.4V至3.6V。并且它具有低功耗的特性，播放模式下为7mW（1.8V/2.4V，48kHz），录制模式下为13mW（1.8V/2.4V，48kHz），掉电模式仅为3.3μW。

1.2 引脚分配与功能

PCM3793A/94A的引脚分配清晰明确，涵盖了模拟输入、数字输入输出、时钟信号、电源等关键引脚。例如，AGND为模拟地，AIN1L/AIN1R等为模拟输入引脚，BCK为串行位时钟，DIN为串行音频数据输入，DOUT为串行音频数据输出等。通过这些引脚，我们可以方便地将编解码器与其他设备进行连接和通信。

2. DEM - DAI3793A/3794A EVM概述

该评估模块允许用户对整个PCM3793A/94A系统进行控制。它提供了各种必要的连接器和电路，可用于连接音频测试系统和商用音频设备。用户可以测试有/无数字输入的播放功能、通过数字输入/输出进行录制（使用光缆或RCA插孔）、线路输入/输出、立体声扬声器输出（仅PCM3793A）、立体声/单声道耳机输出以及立体声/单声道麦克风输入。

3. 开始使用

3.1 静电放电警告

由于评估模块上的许多组件对静电放电（ESD）敏感，因此在拆箱和操作时，必须采取适当的ESD防护措施，如使用接地腕带并在经批准的ESD工作站进行操作。

3.2 拆箱检查

打开包装后，应检查是否包含一个DEM - DAI/LPC - USB（主板）、一个DEM - PCM3793RHB - A（子卡1）和一个DEM - TRCV/LPC（子卡2）。若有缺失，需联系德州仪器产品信息中心进行更换。

3.3 默认配置

主板的CN101和CN102用于连接直流电源，SW301用于设置S/PDIF输出的Opt或Coax模式。子卡1（DEM - PCM3793RHB - A）的部分跳线（如JP14、JP15等）默认不使用，其他跳线设置可参考“开关和连接器”章节。子卡2（DEM - TRCV/LPC）的SW001设置S/PDIF输入的Opt或Coax模式，SW002设置为释放复位状态，SW003设置为使用板载晶体振荡器。

4. 硬件设置

4.1 基本操作设置

首次使用时，需在主机PC上安装TUSB3410 VCP（虚拟COM端口）驱动。连接音频信号源和/或接收器，可选择S/PDIF电缆（光纤或同轴）或模拟输入/输出（RCA）。必要时，连接麦克风、扬声器、耳机、音频放大器或测量设备。确认CN103 - CN107跳线短路，连接USB电缆到主机PC和主板（CN201），向主板施加+6V至+10V电源，最后执行EVM3793A.exe。

4.2 软件控制与操作

4.2.1 用户界面面板

安装完成后，会出现用户界面面板。成功建立I2C通信后，左下角会显示“Ready”，否则会出现通信错误提示框。用户界面面板主要分为模块控制器、电源开/关序列控制器、寄存器设置历史控制器和寄存器直接访问控制器四个部分。

4.2.2 电源开/关序列

默认情况下，所有模块处于掉电状态。点击“All Power On”可轻松启动EVM操作。

4.2.3 模块功能控制

EVM控制器软件包含10个选项卡，涵盖了电源管理、录制、播放、自动电平控制（ALC）、信号处理、模拟路径、音频接口、状态检测和数字放大器等功能。

• 电源开/关：可手动控制每个模块的电源状态，通过点击相应的复选框来实现。同时，还可以选择(V_{COM})的电容值和时间，以调整其上升/下降时间。
• 录制：通过移动L - ch（PG3）和R - ch（PG4）滑块来调整ADC输入的增益，还可以设置数字静音和数字输出静音控制。
• 播放：分别通过移动L - ch（HPL）和R - ch（HPR）滑块来调整耳机和扬声器放大器的模拟输出增益，还可以选择输出配置（立体声或单声道）和数字衰减。
• ALC：通过选择恢复时间和攻击时间，并设置相应的增益控制，来实现自动电平控制功能。
• 信号处理1：可选择音频处理单元的数字输入或输出作为源，调整音调控制增益，实现3D音效，还可以设置陷波滤波器系数。
• 信号处理2：控制DAC过采样率、零交叉控制、去加重滤波器和高通滤波器。
• 模拟路径：选择模拟输入源、配置单端或差分输入、进行模拟混音和调整PG5/PG6增益。
• 音频接口：设置音频数据格式和模式（主/从），以及系统时钟率和分频率。
• 状态检测：控制耳机插入检测、HP COM端口短路检测、耳机和扬声器短路检测。
• 数字放大器：设置Class - D扬声器放大器的工作速度、频谱扩展控制和开关频率。

4.2.4 LC89052T（DIR：数字音频I/F接收器）控制窗口

可选择系统音频时钟控制选项，如PLL SCK、XIN SCK或E - SCK，以及CKOUT分频率。同时，控制串行音频数据格式，使其与PCM3793A的DAC设置相匹配。

4.2.5 寄存器设置历史

软件GUI中任何复选框的选择都会自动将寄存器值写入寄存器设置历史面板，用户可以将这些参数保存为.csv文件，方便后续测试使用。

4.2.6 寄存器直接访问

在I2C模式下，可以读取和写入寄存器值。读取时，输入地址并点击“Read”；写入时，输入地址和数据并点击“Write”。

5. 开关和连接器

5.1 主板

主板上的连接器涵盖了电源供应、音频I/O、I/F控制器等方面。例如，CN101和CN102用于主电源供应，CN108 - CN117用于音频输入/输出，CN201为USB连接器，SW201为复位开关。

5.2 子卡1（PCM3793A）

子卡1提供了立体声和单声道麦克风输入、扬声器输出、耳机输出等接口，以及一些跳线用于选择系统时钟、模拟输入等。需要注意的是，不要同时将耳机插入J5和J6，以免并联电阻。

5.3 子卡2（DIR：LC89052T和DIT：DIT4096）

子卡2的开关用于设置S/PDIF输入模式、复位和时钟源选择，以及设置DIT4096的通道状态数据和系统时钟及数据格式。

6. 评估与测量

6.1 工作模式设置

可以通过设置跳线将EVM主板配置为从模式（默认设置）、主模式或主从组合模式。在不同模式下，可以使用Audio Precision SYS - 2722或PSIA - 2722音频分析仪进行性能评估。

6.2 动态特性测量

测量环境需要按照特定的参数进行配置，如使用Audio Precision, System Two Cascade Plus设备，音频数据格式为16位左对齐，时钟频率为256fS / 64fS / 48 kHz，电源为3.3V等。

• 数模（D/A）性能：通过执行相应的.csv文件，设置扬声器模块掉电，调整其他参数，可测量线路输出和耳机输出的THD + N、SNR、DR和通道分离等性能指标。
• 模数（A/D）性能：设置扬声器/耳机模块掉电，调整其他参数，执行对应的.csv文件，可测量线路输入的性能指标。
• 扬声器输出功率性能：设置耳机模块掉电，调整扬声器音量，执行相应的.csv文件，可测量扬声器输出功率。
• 幅度与频率性能：分别设置A/D和D/A的测量路径和.csv文件，使用未加权滤波器和AES17带宽（22Hz至20kHz），可获得精确的频谱结果。

6.3 实际应用连接图

在实际应用中，如便携式音频播放器或手机，可采用简单的组件设置，以节省组装和测试空间。同时，对于扬声器输出，使用铁氧体芯片珠作为低通滤波器是一个不错的选择。

7. 原理图、PCB布局和物料清单

该章节提供了EVM的电气原理图、印刷电路板（PCB）布局和物料清单。原理图展示了各个组件之间的连接关系，PCB布局图有助于了解电路板的物理结构，物料清单则列出了所有组件的详细信息，包括参考编号、数量、描述、零件编号和制造商。

8. 参考.csv文件、与DSP接口和封装信息

8.1 参考.csv文件

EVM控制器附带了多个.csv文件，用于执行与特定操作模式对应的寄存器设置。每个文件需要在执行“All Active”操作（通过power_on.csv命令）后才能正常工作。

8.2 与DSP接口

PCM3793A可以与数字信号处理器（DSP）在从模式或主模式下进行接口。在主模式下，需要设置特定的寄存器（如MSTR = 1 of register 84 (54h)），并按照推荐的上电序列进行操作。

8.3 封装信息

封装信息包括热焊盘机械图和示例电路板布局，可从PCM3793A产品数据手册中获取。

总之，DEM - DAI3793A/3794A EVM为工程师提供了一个全面的平台，用于评估PCM3793A/94A音频编解码器的性能和功能。通过深入了解其特性、操作方法和评估过程，工程师可以更好地将其应用于各种音频产品的设计中。在实际使用过程中，你是否遇到过一些独特的问题或有一些特别的应用场景呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。