解析DSD1702：一款多功能音频数模转换器

在音频处理领域，数模转换器（DAC）扮演着至关重要的角色，它能将数字音频信号转换为模拟音频信号，为我们带来高品质的听觉体验。今天，我们就来深入了解一款来自德州仪器（Texas Instruments）的多功能音频数模转换器——DSD1702。

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DSD1702概述

DSD1702是一款CMOS单声道立体声数模转换器，它同时支持脉冲编码调制（PCM）音频数据格式和直接流数字（DSD）音频数据格式。这使得它在音频处理方面具有很强的通用性，能满足不同音频系统的需求。

主要特性

• 多格式支持：支持DSD和PCM格式，PCM格式可接受16、18、20和24位音频数据，同时也能接受直接流数字（1位）数据。
• 出色的模拟性能：在 (V_{CC}=5V) 的条件下，动态范围典型值为106dB，信噪比（SNR）典型值为106dB，总谐波失真加噪声（THD+N）典型值为0.0015%，满量程输出典型值为3.1V(pp)。
• 数字滤波功能：PCM格式包含8倍过采样数字滤波器，阻带衰减为 -60dB，通带纹波为 ±0.02dB；DSD格式包含数字DSD滤波器，提供50kHz、70kHz或60kHz（-3dB）的通带选择。
• 宽采样频率范围：PCM模式下采样频率为10kHz至200kHz，DSD模式下采样频率为64 × 44.1kHz。
• 丰富的用户可编程模式控制：包括数字衰减、数字去加重、数字滤波器滚降（尖锐或缓慢）、软静音、零检测静音以及每个输出的零标志等功能。
• 双电源操作：采用5V模拟电源和3.3V数字电源，数字输入具有5V容限。
• 小封装：采用20引脚QSOP封装，节省电路板空间。

应用场景

DSD1702的多功能特性使其适用于多种音频应用场景，如通用A/V播放器、SACD播放器以及汽车音频系统等。

技术细节剖析

系统时钟与复位功能

• 系统时钟输入：DSD1702需要系统时钟来驱动数字插值滤波器、数字DSD滤波器和多级Delta-Sigma调制器。在PCM模式下，系统时钟应用于PSCK（引脚18）；在DSD模式下，应用于DSCK（引脚19）。当CKCE（控制寄存器20，B7）未设置为1时，DSD模式下系统时钟也会应用于PSCK。为了获得最佳性能，建议使用低相位抖动和噪声的时钟源，Burr-Brown的PLL1700多时钟发生器是提供DSD1702系统时钟的不错选择。
• 上电复位功能：DSD1702具备上电复位功能。当 (V_{DD}>2V) 时，上电复位功能启用，初始化序列需要1024个系统时钟。初始化完成后，DSD1702将设置为复位默认状态。

音频串行接口

• PCM模式：音频接口是一个3线串行端口，包括PLRCK（引脚5）、PBCK（引脚3）和PDATA（引脚4）。PBCK是串行音频位时钟，用于将PDATA上的串行数据时钟输入到音频接口的串行移位寄存器；PLRCK是串行音频左右字时钟，用于将串行数据锁存到串行音频接口的内部寄存器。DSD1702要求PLRCK和系统时钟同步，但不要求它们之间有特定的相位关系。
• DSD模式：音频接口端口也是一个3线串行连接，DBCK（引脚20）是串行音频位时钟，用于将DSDL（引脚1）和DSDR（引脚2）上的直接流数字音频数据时钟输入到DSD1702。DBCK必须与系统时钟同步，但不要求有特定的相位关系，其工作频率为DSD采样频率，通常为64 × 44.1kHz。

音频数据格式和时序

• PCM模式：支持行业标准的音频数据格式，包括标准、I2S和左对齐格式。数据格式通过控制寄存器20中的格式位FMT[2:0]选择，默认数据格式为24位标准格式。所有格式都要求二进制补码、MSB优先的音频数据。
• DSD模式：支持DSD音频数据格式，当控制寄存器22中的DSD位设置时，数据格式会自动选择。

串行控制接口

串行控制接口是一个3线串行端口，与串行音频接口完全异步操作。它用于对片上模式寄存器进行编程，包括MD（引脚15）、MC（引脚16）和MS（引脚17）。MD是串行数据输入，用于编程模式寄存器；MC是串行位时钟，用于将数据移位到控制端口；MS是控制端口的片选信号。

寄存器写操作

所有串行控制端口的写操作都使用16位数据字。控制数据字的最高位必须为0，其中7位IDX[6:0]用于设置寄存器索引（或地址），最低8位D[7:0]包含要写入由IDX[6:0]指定寄存器的数据。

模式控制寄存器

DSD1702包含多个用户可编程功能，可通过控制寄存器进行访问。这些功能包括数字衰减控制、软静音控制、无限零检测静音、过采样率控制、DAC操作控制、去加重功能控制、音频数据格式控制、滤波器滚降控制、时钟选择控制、系统复位、DSD模式控制、DSD滤波器选择、零标志输出引脚选择、输出相位选择和零标志极性选择等。

电气特性

DSD1702在PCM模式和DSD模式下都具有出色的电气特性，如分辨率为24位，不同模式下的采样频率和系统时钟频率范围也有所不同。在动态性能方面，PCM模式和DSD模式的THD+N、动态范围、信噪比和通道分离等指标都表现良好。此外，它还具有良好的直流精度和模拟输出特性。

总结

DSD1702是一款功能强大、性能出色的音频数模转换器，其多格式支持、丰富的用户可编程功能和良好的电气特性使其成为音频系统设计的理想选择。在实际应用中，工程师们需要根据具体的需求合理配置系统时钟、音频接口和模式控制寄存器，以充分发挥DSD1702的性能。你在使用类似音频数模转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。