德州仪器PCM1770/1771：低电压低功耗立体声音频DAC的卓越之选

在当今的音频设备市场中，低电压、低功耗且高性能的音频数模转换器（DAC）一直是工程师们追求的目标。德州仪器（TI）的PCM1770和PCM1771便是这样两款出色的产品，它们为便携式音频设备等应用提供了理想的解决方案。

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产品概述

PCM1770和PCM1771是CMOS单片集成电路，采用小型TSSOP - 16和VQFN - 20封装，集成了立体声数模转换器、耳机电路和支持电路。数据转换器采用TI增强的多级∆ - Σ架构，通过噪声整形和多级幅度量化，实现了出色的动态性能和对时钟抖动的更高耐受性。

产品特性

模拟性能卓越

在 (V{CC}) 和 (V{HP}=2.4V) 的条件下，动态范围可达98dB（典型值），THD + N在0dB时为0.1%（典型值），在 - 20dB时为0.04%（典型值）。在 (R_{L}=16Ω) 时，立体声输出功率为13mW，单声道输出功率为26mW。

电源要求宽松

支持1.6V至3.6V的单电源供电，在 (V{CC}=V{HP}=2.4V) 时，功耗仅为6.5mW。

时钟与采样灵活

系统时钟支持 (128f{S})、(192f{S})、(256f{S}) 和 (384f{S})，采样频率范围为5kHz至50kHz。

控制方式多样

PCM1770支持软件控制，可选择16、20、24位数据字，支持左对齐、右对齐和I2S格式，可选择从/主模式，具备数字衰减、44.1kHz数字去加重、零交叉衰减、数字软静音、单声道模拟输入混合和单声道扬声器模式等功能。PCM1771支持硬件控制，支持左对齐和I2S格式，具备44.1kHz数字去加重和单声道模拟输入混合功能。

其他特性

具有无爆音电路，所有逻辑输入可承受3.3V电压。

电气特性

分辨率与频率

分辨率为24位，采样频率范围为5kHz至50kHz，系统时钟频率支持多种选择。

数字输入/输出

逻辑电平与CMOS兼容，输入输出逻辑电平有明确规定。

动态性能

耳机输出的满量程输出电压、动态范围、信噪比、THD + N等指标表现出色，声道分离度高。

直流精度

增益误差、增益失配和双极零误差在合理范围内。

模拟输入与滤波性能

模拟输入电压范围、增益、输入阻抗等参数明确，数字和模拟滤波器性能良好。

引脚与功能

引脚分配

PCM1770和PCM1771有不同的封装形式，每个引脚都有特定的功能，如AGND为模拟地，AIN为单声道模拟信号混合输入，BCK为串行位时钟等。

终端功能

不同引脚的输入输出类型和功能详细，例如LRCK用于确定音频数据输入的声道，MD用于控制PCM1770的操作模式等。

系统时钟与复位

系统时钟输入

PCM1770和PCM1771需要系统时钟来操作数字插值滤波器和多级∆ - Σ调制器，系统时钟从SCKI引脚输入。不同采样频率对应不同的系统时钟频率，且对时钟源的相位抖动和噪声有要求。

电源开关复位

在电源电压达到指定范围且时钟稳定后，PD引脚需从低电平变为高电平，以启动上电序列。上电和下电过程中，遵循特定的时序要求可避免爆音。

电源上下电序列和复位

PCM1770有硬件和软件两种电源上下电方法，PCM1771只有硬件控制方法。电源上下电时，数字电路会进行相应的复位操作。

音频接口

音频串行接口

由3线同步串行端口组成，包括LRCK、DATA和BCK。BCK用于时钟音频数据输入，LRCK用于锁存数据。PCM1770的LRCK和BCK支持从/主模式。

音频数据格式和时序

PCM1770支持标准、I2S和左对齐等多种音频数据格式，PCM1771支持I2S和左对齐格式。数据格式通过特定的位进行选择，默认格式为24位左对齐从模式。

控制方式

硬件控制（PCM1771）

通过FMT、DEMP和AMIX等引脚可选择数据格式、控制去加重和模拟混合功能。

软件控制（PCM1770）

通过MS、MC和MD对内部寄存器进行编程，实现多种可编程功能。寄存器写操作使用16位数据字，有特定的控制数据字格式和时序要求。

模式控制寄存器

PCM1770的模式控制寄存器可实现软静音控制、数字衰减设置、过采样率控制等多种功能，每个寄存器有特定的位定义和默认值。

模拟输入输出

耳机输出

有两个独立的耳机放大器，输出在 (H{OUT}L) 和 (H{OUT}R) 引脚。建议使用16Ω阻抗的耳机，需连接电阻和电容确保输出负载正常。

单声道输出

可通过求和左右耳机输出实现单声道输出，在BTL模式下需设置特定的输出电平并调整极性。

模拟输入

AIN引脚可输入单声道模拟信号，可与耳机输出进行内部混合。使用时需注意输入信号带宽和电压范围，不使用时需将AIN引脚开路并禁用相关控制位。

(V_{COM}) 输出

(V_{COM}) 为未缓冲的共模电压输出引脚，需连接10µF电容进行去耦，电容过小将可能产生爆音。

应用信息

连接图

基本连接图包含必要的电源旁路和去耦组件，建议使用指定的组件值。SCKI、LRCK、BCK和DATA输入建议使用串联电阻，以减少高频噪声。

电源和接地

需要2.4V的模拟电源，建议使用线性稳压器提供电源。电源旁路需使用特定类型的电容。

短路保护

(H{OUT}L) 和 (H{OUT}R) 不允许持续短路，如有短路可能，需在输出引脚和应用电路之间添加8Ω或更高的串联电阻。

总结

德州仪器的PCM1770和PCM1771以其卓越的性能、灵活的控制方式和丰富的功能，为音频设备设计提供了强大的支持。无论是便携式音频播放器、手机还是PDA等设备，都能从这两款产品中获得出色的音频体验。作为电子工程师，在设计音频相关产品时，PCM1770和PCM1771无疑是值得考虑的优秀选择。你在使用类似音频DAC产品时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。