德州仪器PCM1723立体声音频数模转换器：技术解析与应用指南

在音频处理领域，数模转换器（DAC）是至关重要的组件，它直接影响着音频信号的质量和性能。德州仪器（TI）的PCM1723就是一款备受关注的立体声音频DAC，下面我们将深入剖析其特性、参数、功能及应用。

文件下载：PCM1723E.pdf

一、PCM1723特性概览

1. 数据输入灵活

PCM1723能够接受16位、20位或24位的输入数据，支持标准或I²S数据输入格式，为不同的音频数据源提供了广泛的兼容性。

2. 集成度高

它是一个完整的立体声DAC，集成了数字滤波器和输出放大器，减少了外部组件的需求，降低了设计复杂度和成本。

3. 出色的动态性能

具有94dB的动态范围，能够提供清晰、准确的音频信号，有效还原音频的细节和动态变化。

4. 多采样频率支持

支持多种采样频率，包括16kHz、22.05kHz、24kHz、32kHz、44.1kHz、48kHz、64kHz、88.2kHz和96kHz，满足不同音频应用的需求。

5. 可编程PLL电路

通过外部27MHz参考频率，PLL电路可以生成256fs或384fs的系统时钟，为音频处理提供稳定的时钟源。

6. 丰富的可选功能

具备软静音、数字衰减（256级）、数字去加重等功能，并且输出模式可选择左声道、右声道、单声道或静音，为音频处理提供了更多的灵活性。

二、关键参数分析

1. 绝对最大额定值

在使用PCM1723时，必须注意其绝对最大额定值，如电源电压最大为+6.5V，输入逻辑电压范围为–0.3V至（VDD + 0.3V）等。超出这些额定值可能会导致器件永久性损坏，影响设备的可靠性。

2. 电气特性

在+25°C、+VCC = +VDD = +VCP = +5V、fs = 44.1kHz和16位输入数据、SYSCLK = 384fs的条件下，PCM1723展现出了良好的性能。例如，分辨率为16位，THD+N在fs = 44.1kHz时为–89dB至–80dB，动态范围在fs = 44.1kHz时可达94dB等。这些参数反映了其在音频处理方面的高精度和高质量。

三、引脚配置与功能

PCM1723采用24引脚SSOP封装，每个引脚都有特定的功能。例如，XTI引脚是主时钟输入，SCKO引脚输出系统时钟，VCP引脚为PLL电源等。了解这些引脚的功能对于正确连接和使用PCM1723至关重要。

四、PLL电路与采样频率

1. PLL电路

PCM1723的可编程内部PLL电路可以接受27MHz的主时钟或晶体振荡器，并生成256fs或384fs的系统时钟。在使用外部主时钟时，XTO必须连接到GND，同时要确保XTI的信号幅度满足规格要求。

2. 采样频率

PCM1723可以通过编程实现九种不同的采样频率，包括标准采样频率、半采样频率和双倍采样频率。不同的采样频率对应着不同的系统时钟输出频率，并且系统时钟输出频率具有100%的准确性。为了避免音频性能下降，建议使用外部缓冲电路来提供MCKO时钟和SCKO时钟。

五、特殊功能与寄存器映射

1. 特殊功能

PCM1723具有数字衰减、数字去加重、软静音、数据格式选择和输入字分辨率等特殊功能。这些功能通过三线接口进行控制，使用MD引脚输入程序数据，MC引脚提供时钟信号，ML引脚锁存数据。

2. 寄存器映射

PCM1723的特殊功能由四个16位的程序寄存器控制。每个寄存器的不同位对应着不同的功能，如寄存器0控制左声道衰减，寄存器2控制软静音、去加重、操作使能等。通过对这些寄存器的设置，可以灵活地调整PCM1723的工作模式和性能。

六、应用考虑

1. 延迟时间

在Delta - Sigma转换器中存在延迟时间，PCM1723的延迟时间由FIR滤波器的阶数和采样率决定，可通过公式(t{D}=11.125 × 1 / f{S})计算。对于大多数音频应用，延迟时间的影响较小，但在一些专业应用中，如广播音频，需要确保总延迟时间小于2ms。

2. 输出滤波

为了获得准确的动态测试结果，所有动态测试都使用20kHz低通滤波器。如果不使用该滤波器，THD+N、SNR和动态范围等指标会受到影响。在某些应用中，如PCM1723驱动宽带放大器时，建议使用外部低通滤波器，如简单的三阶滤波器。

3. 复位

PCM1723具有内部上电复位电路和RSTB引脚，可接受外部强制复位。在复位期间，DAC的输出无效，模拟输出被强制为VCC / 2。

4. 电源连接与旁路

PCM1723有数字（VDD）、模拟（VCC）和PLL（VCP）三个电源连接，每个连接都有独立的接地引脚。可以使用一个公共的+5V电源，但如果使用独立电源，在电源上升期间，电源之间的差值必须小于0.6V。同时，电源应尽可能靠近器件进行旁路，建议使用0.1µF陶瓷电容与10µF钽电容并联。

七、理论操作与典型应用

1. 理论操作

PCM1723的Delta - Sigma部分基于5级幅度量化器和三阶噪声整形器，将过采样的输入数据转换为5级Delta - Sigma格式。与典型的一位（2级）Delta - Sigma调制器相比，5级Delta - Sigma调制器具有更好的稳定性和时钟抖动灵敏度。

2. 典型应用

PCM1723适用于多种音频应用，如AC - 3 5.1声道音频解码和播放。在这种应用中，PCM1723利用27MHz视频时钟生成音频系统时钟，通过SCKO引脚驱动AC - 3解码器和两个PCM1720单元。

PCM1723以其丰富的功能、出色的性能和广泛的应用场景，成为音频处理领域中一款值得关注的数模转换器。电子工程师在设计音频系统时，可以根据具体需求充分发挥PCM1723的优势，实现高质量的音频处理。你在使用PCM1723的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。