探索DSD1700：高性能DSD音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器

電子工程師在音頻領(lǐng)域的設(shè)計(jì)中，常常需要高性能的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）來(lái)實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的高質(zhì)量轉(zhuǎn)換。DSD1700作為一款專(zhuān)為DSD音頻應(yīng)用設(shè)計(jì)的獨(dú)特DAC，具有眾多出色特性。今天就來(lái)和大家深入探討下這款DSD1700。

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芯片概述

關(guān)鍵信息與特性

DSD1700是一款專(zhuān)門(mén)為DSD音頻應(yīng)用量身定制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，由Burr - Brown公司生產(chǎn)。它具備直接將DSD數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號(hào)的能力，采用雙差分模擬FIR濾波器，擁有與DSD解碼器IC直接相連的CMOS邏輯接口。其數(shù)據(jù)時(shí)鐘為2.8224 MHz（64 ? 44.1kHz），系統(tǒng)時(shí)鐘為11.2896 MHz（256 ? 44.1kHz）。

性能表現(xiàn)

在動(dòng)態(tài)性能方面，DSD1700表現(xiàn)卓越?？傊C波失真加噪聲（THD + N）典型值僅為0.001%，動(dòng)態(tài)范圍和信噪比典型值均達(dá)到110dB，頻率響應(yīng)（–3dB）可達(dá)100kHz。它采用單+5V電源供電，封裝為小巧的28引腳SSOP，適用于高性能超級(jí)音頻CD（SACD）播放器和DSD工作室應(yīng)用。

規(guī)格參數(shù)剖析

輸入時(shí)鐘

數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率（DCK）為64fS（2.8224MHz），系統(tǒng)時(shí)鐘頻率（SCK）為256fS（11.2896MHz），系統(tǒng)時(shí)鐘輸入時(shí)鐘占空比為50%。

數(shù)字輸入

高電平輸入電壓VIH為0.7VDD，低電平輸入電壓VIL為0.3VDD，高電平輸入電流IIH和低電平輸入電流IIL分別有不同的參數(shù)要求。

模擬輸出

滿量程電壓增益誤差、失調(diào)誤差和輸出阻抗等都有明確的規(guī)格，例如滿量程電壓增益可達(dá)4.1VCC，輸出阻抗為2kΩ。

動(dòng)態(tài)性能

在搭配30kHz GIC濾波器的情況下，THD + N為0.001%，動(dòng)態(tài)范圍和信噪比為110dB，頻率響應(yīng)（–3dB）為100kHz。

電源要求

電源電壓范圍為4.5 - 5.5VDC，供電電流ICC + IDD典型值為27.5mA，功耗典型值為8.0mW。

溫度范圍

工作溫度范圍為–25°C至+85°C，存儲(chǔ)溫度范圍為–55°C至+125°C，熱阻θJA也有相應(yīng)規(guī)定。

引腳配置與功能

引腳分配

DSD1700的28引腳SSOP封裝有明確的引腳分配。包括數(shù)字地（DGND）、數(shù)字電源（VDD）、復(fù)位控制輸入（RST）、數(shù)據(jù)相位選擇（PHASE）、模擬地（AGND）、模擬電源（VCC）以及多個(gè)模擬輸出引腳（IOUTHN、IOUTCP、IOUTCN、IOUTHP）等。每個(gè)引腳都有其特定的功能和作用。

關(guān)鍵引腳功能

• RST引腳：復(fù)位控制輸入，低電平有效，用于系統(tǒng)復(fù)位，內(nèi)部有上拉電阻。正常工作時(shí)為高電平，復(fù)位時(shí)為低電平，復(fù)位時(shí)模擬FIR濾波器的電流輸出會(huì)被設(shè)置為雙極性零（BPZ）電平。
• PHASE引腳：用于選擇數(shù)據(jù)相位，低電平為正常，高電平為反轉(zhuǎn)。
• SCK、DCK和DATA引腳：系統(tǒng)時(shí)鐘輸入（SCK）、數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入（DCK）和DSD數(shù)據(jù)輸入（DATA），DATA和DCK與SCK的下降沿同步。

工作原理與功能實(shí)現(xiàn)

DSD轉(zhuǎn)換概念

DSD轉(zhuǎn)換的原理是將模擬音頻輸入通過(guò)1位、64倍過(guò)采樣的delta - sigma調(diào)制器進(jìn)行數(shù)字化，得到的1位數(shù)據(jù)流可以存儲(chǔ)在SACD光盤(pán)上。播放時(shí)，DSD解碼器IC將1位、64倍過(guò)采樣的數(shù)據(jù)直接傳輸給DSD1700，DSD1700對(duì)過(guò)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，重建原始的模擬音頻波形。

解碼器接口

解碼器接口由多個(gè)CMOS邏輯輸入組成。SCK以11.2896MHz的頻率工作，DCK以2.8244 MHz的頻率工作，是64倍過(guò)采樣的數(shù)據(jù)時(shí)鐘。1位、64倍過(guò)采樣的數(shù)據(jù)流通過(guò)DATA引腳輸入，并且DATA和DCK與SCK的下降沿同步。DSD1700內(nèi)部會(huì)生成HOT和COLD數(shù)據(jù)，供雙差分模擬FIR濾波器使用，PHASE引腳用于確定HOT和COLD數(shù)據(jù)的極性，該引腳與SCK的上升沿同步。

模擬FIR濾波器

DSD1700的低通濾波功能由四個(gè)8抽頭、帶電流輸出的模擬FIR濾波器組成，采用雙差分架構(gòu)。在模擬FIR濾波器之前，DSD輸入信號(hào)的占空比會(huì)被設(shè)置為75%。濾波器使用電阻來(lái)設(shè)置濾波系數(shù)，其阻帶衰減決定了在外部電流 - 電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸出端需要額外的低通濾波。

應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

典型連接

在實(shí)際應(yīng)用中，需要大量的電源旁路電容來(lái)保證DSD1700的最優(yōu)性能，Burr - Brown推薦了相應(yīng)的電容值。

電流 - 電壓轉(zhuǎn)換電路

DSD1700是電流輸出設(shè)備，需要一個(gè)I/V轉(zhuǎn)換電路將雙差分輸出轉(zhuǎn)換為可用的電壓輸出，推薦使用包含OPA134或等效運(yùn)算放大器的電路。

PCB布局

在印刷電路板（PCB）布局方面，建議使用接地層，并通過(guò)分割接地層來(lái)隔離模擬和數(shù)字部分。DSD1700的數(shù)字I/O引腳應(yīng)朝向接地層的分割處，以便直接連接到DSD解碼器和來(lái)自電路板數(shù)字部分的控制信號(hào)。同時(shí)，為數(shù)字和模擬部分分別提供獨(dú)立的電源，以防止數(shù)字電源上的開(kāi)關(guān)噪聲干擾模擬電源，影響DSD1700的動(dòng)態(tài)性能。

訂購(gòu)信息與注意事項(xiàng)

產(chǎn)品選項(xiàng)

有DSD1700E和DSD1700E/2K等產(chǎn)品選項(xiàng)，不同選項(xiàng)在包裝數(shù)量和運(yùn)輸介質(zhì)上有所不同。例如DSD1700E/2K表示每卷有2000個(gè)器件，采用帶盤(pán)包裝。

注意事項(xiàng)

Texas Instruments對(duì)產(chǎn)品有相關(guān)的權(quán)利和規(guī)定，如有權(quán)隨時(shí)對(duì)產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行更改和停產(chǎn)，客戶應(yīng)獲取最新信息并在訂購(gòu)前進(jìn)行驗(yàn)證。產(chǎn)品銷(xiāo)售遵循TI的銷(xiāo)售條款和條件，TI對(duì)硬件產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)保修，但并非對(duì)每個(gè)產(chǎn)品的所有參數(shù)都進(jìn)行測(cè)試。此外，TI不承擔(dān)應(yīng)用協(xié)助和客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)的責(zé)任，客戶需自行保障產(chǎn)品和應(yīng)用的安全性。

各位電子工程師在使用DSD1700進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮上述這些方面，以確保設(shè)計(jì)出高性能、穩(wěn)定可靠的音頻系統(tǒng)。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過(guò)哪些與DSD1700相關(guān)的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。