德州仪器PCM1690：高性能八通道音频DAC的技术剖析

在音频处理领域，一款出色的数字 - 模拟转换器（DAC）对于实现高质量音频输出至关重要。德州仪器（TI）的PCM1690就是这样一款备受关注的产品，它以其卓越的性能和丰富的功能，为音频系统设计带来了新的可能性。

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一、产品概述

PCM1690是一款高性能的单芯片、24位、八通道音频DAC，具有差分输出。它采用了增强型多级ΔΣ调制器，支持8kHz至192kHz的采样率，音频接口可接受16/20/24/32位宽的数字音频输入字。该芯片不仅支持标准的I2S、左对齐、右对齐和DSP格式，还支持时分复用（TDM）格式，为音频系统设计提供了极大的灵活性。

二、产品特性亮点

（一）高性能DAC

• 高精度转换：24位的ΔΣ DAC设计，确保了高精度的音频转换，为音频信号的还原提供了坚实的基础。
• 多通道输出：八通道的设计能够满足多声道音频系统的需求，如家庭影院、汽车音响等。
• 出色的音频指标：在48kHz采样率下，总谐波失真加噪声（THD + N）低至 - 94dB，信噪比（SNR）高达113dB，动态范围也达到113dB，能够提供清晰、纯净的音频输出。

（二）灵活的音频接口

• 多种格式支持：支持I2S、左/右对齐、DSP、TDM等多种音频接口格式，方便与不同的音频设备进行连接。
• 数据长度可选：数据长度可选择16、20、24、32位，能够适应不同的音频应用场景。

（三）灵活的模式控制

• 多种控制方式：可以通过三线SPI、两线I2C兼容串行控制接口或硬件控制进行模式控制，满足不同用户的需求。
• 丰富的功能设置：通过SPI或I2C接口，可实现音频接口格式选择、数字衰减、软静音、数字去加重、数据极性控制和电源关断等功能；通过硬件控制，也能实现部分用户可编程功能，如音频接口格式选择和数字去加重滤波。

（四）其他特性

• 模拟静音功能：具有模拟静音功能，可通过时钟停止检测实现。
• 外部复位引脚：提供外部复位引脚，方便对芯片进行复位操作。
• 电源供应：采用5V模拟电源和3.3V数字电源，为芯片的稳定运行提供了保障。
• 封装与温度范围：采用HTSSOP - 48封装，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，适用于各种不同的应用环境。

三、应用领域

PCM1690的高性能和丰富功能使其在多个音频应用领域得到广泛应用，包括：

• 蓝光DVD播放器和HD DVD播放器：为高清视频提供高质量的音频输出。
• AV接收器和家庭影院：满足多声道音频系统的需求，带来沉浸式的音频体验。
• 汽车音响：无论是外部放大器还是AVN应用，都能提供出色的音频效果。

四、电气特性详解

（一）绝对最大额定值

在使用PCM1690时，需要注意其绝对最大额定值，如电源电压、输入电压、电流等参数，超出这些范围可能会对芯片造成永久性损坏。例如，模拟电源电压VCC1和VCC2的范围为 - 0.3V至6.5V，数字电源电压VDD的范围为 - 0.3V至4V。

（二）ESD额定值

芯片具有一定的静电放电（ESD）保护能力，人体模型（HBM）的ESD额定值为±1000V，带电设备模型（CDM）的ESD额定值为±250V。在使用和处理芯片时，应采取适当的ESD防护措施，以确保芯片的可靠性。

（三）推荐工作条件

为了使PCM1690发挥最佳性能，需要在推荐的工作条件下使用。例如，模拟电源电压VCC的范围为4.5V至5.5V，数字电源电压VDD的范围为3V至3.6V，采样频率LRCK的范围为8kHz至192kHz，系统时钟频率SCKI的范围为2.048MHz至36.864MHz等。

（四）电气参数

PCM1690的电气参数包括分辨率、直流精度、动态性能、模拟输出等方面。例如，分辨率为16 - 24位，通道间增益失配和增益误差在±2%至±6% FSR之间，在48kHz采样率下，THD + N为 - 94dB，SNR为113dB等。

五、接口时序要求

PCM1690的不同接口具有相应的时序要求，包括系统时钟、音频接口、三线串行控制接口和SCL/SDA控制接口等。例如，系统时钟周期时间tSCY最小为27ns，音频接口中BCK周期时间tBCY在不同数据格式下有不同要求，三线串行控制接口中MC脉冲周期时间tMCY最小为100ns等。了解这些时序要求对于正确设计和使用芯片至关重要。

六、总结与思考

PCM1690以其高性能、灵活性和丰富的功能，为音频系统设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的需求和设计要求，合理选择芯片的工作模式和参数，同时注意接口时序和电源供应等方面的问题。你在使用类似音频DAC芯片时，是否也遇到过一些挑战呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。

希望本文能够帮助电子工程师更好地了解和应用PCM1690芯片，为音频系统的设计和开发提供有价值的参考。