探索PCM1840评估模块：硬件设计与应用全解析

在音频硬件设计领域，一款优秀的评估模块能够为工程师们提供直观的性能展示和便捷的开发体验。今天，我们就一起来深入了解德州仪器（Texas Instruments）的PCM1840评估模块（PCM1840EVM），看看它在音频模拟到数字转换方面的卓越表现。

文件下载：PCM1840EVM.pdf

一、PCM1840EVM简介

PCM1840EVM是专门为展示PCM1840设备性能和功能而设计的评估模块。PCM1840作为一款高性能音频模数转换器（ADC），通过逻辑电平模式选择引脚进行配置，无需像I2C或SPI这样的数字接口来配置寄存器，这意味着在与EVM交互时无需软件支持，大大简化了开发过程。该EVM由单一的5V电源供电，并且能够通过I2S、LJ或TDM格式的音频串行接口访问转换器输出。

二、电源供应设计

1. 基本供电方式

PCM1840EVM可以通过连接到J6的单一5V电源供电。板载的低压差稳压器会将5V电源转换为ADC所需的3.3V和1.8V电源轨。其中，模拟电源AVDD固定为3.3V，而数字电源IOVDD可以通过J5设置为1.8V或3.3V。

2. 直接供电模式

除了上述方式，还可以通过移除J9和J5，直接向AVDD和IOVDD测试点施加电压来为ADC供电。但需要注意的是，此时要保证J10处于连接状态（或者在监测电源电流时确保引脚之间有通路），因为这个跳线将施加的IOVDD连接到模式选择引脚和其他依赖IOVDD的电路。

3. 电压监控与调整

当使用外部电源时，板载的电压监控器U3会在AVDD和IOVDD达到各自的阈值电压之前将ADC保持在关机状态。供应电压的关机阈值可以通过以下公式进行调整： [V{MON(AVDD) }=left(1+frac{R{3}}{R{4}}right) × 1.188] [V{MON(IOVDD) }=left(1+frac{R{1}}{R{2}}right) × 1.188 ] 如果需要移除监控器对关机逻辑的影响，可以移除R5。更多关于复位监控器的信息，可以参考TPS37xx双通道、低功耗、高精度电压检测器数据手册。

三、硬件配置要点

1. 引脚控制

音频数据的格式和ADC的工作模式由MD0、MD1、MSZ、FMT0和FMT1这些引脚控制。这些信号以IOVDD为参考，可以设置为高（1）或低（0）。如果没有安装分流器，10kΩ的下拉电阻会将引脚置低，确保ADC处于定义状态。

2. 主从模式选择

MSZ引脚用于选择设备在音频总线上是主设备还是从设备。当MSZ被拉高时，设备处于从模式，此时MD1成为MCLK的输入。通过将J19连接到J18的中心引脚，可以将J8上提供的MCLK信号路由到ADC的MD1引脚，方便与音频测量设备进行接口。

3. 输入配置

PCM1840设备可以由差分线路输入或麦克风输入驱动。每个输入都有一个1µF的交流耦合薄膜电容，结合2.5kΩ的输入阻抗，将高通滤波器的截止频率设置在大约63Hz。如果需要，也可以通过更换EVM上的输入交流耦合电容来调整这个频率。

• 线路输入：在这种配置下，PCM1840通过J1（IN1）、J2（IN2）、J3（IN3）和J4（IN4）端子捕获音频信号。输入的是差分、2VRMS的满量程音频信号，不支持单端输入，并且输入应该进行交流耦合。
• 板载麦克风输入：当使用板载麦克风时，PCM1840EVM会记录位于板左下角边缘的麦克风捕获的音频。MICBIAS通过J14为板载麦克风供电，J15和J16必须安装以将麦克风输出连接到ADC输入。在使用板载麦克风时，J1不能有任何连接，以保证麦克风的性能。

四、EVM整体概况

1. 外观展示

文档中提供了EVM的前后视图，让我们可以直观地了解其整体布局和结构。

2. 层布局

包括顶层、电源平面1、电源平面2和底层的层布局图，为工程师在进行硬件设计和优化时提供了重要的参考。

五、原理图与物料清单

1. 原理图

PCM1840EVM的原理图分为主原理图和电源原理图，清晰地展示了电路的连接和设计。

2. 物料清单

详细列出了EVM中使用的各种元件，包括电容、电阻、LED、连接器、麦克风、MOSFET、稳压器、电压检测器等，为硬件开发和维护提供了准确的信息。

六、相关文档与注意事项

1. 相关文档

可以参考德州仪器的PCM1840四通道、32位、192kHz音频ADC数据手册以及TPS37xx双通道、低功耗、高精度电压检测器数据手册，获取更详细的技术信息。

2. 使用限制与警告

评估模块仅适用于产品或软件开发人员在研发环境中使用，不能直接或间接组装到任何成品中，也不适用于消费或家庭使用。在操作时，必须遵循德州仪器的推荐指南和相关的法律、环境要求，以及采取合理的安全措施，否则可能会导致人身伤害、死亡或财产损失。

通过对PCM1840EVM的深入了解，我们可以看到它在音频硬件设计方面的诸多优势和特点。作为电子工程师，我们可以利用这个评估模块进行音频产品的开发和测试，为设计出更优秀的音频设备奠定基础。那么，你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。