德州儀器PCM1850/1851：高性能立體聲A/D轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一款優(yōu)秀的A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)于提升音頻系統(tǒng)性能至關(guān)重要。德州儀器（TI）的PCM1850和PCM1851就是這樣兩款出色的24位、96kHz立體聲A/D轉(zhuǎn)換器，它們憑借豐富的特性和卓越的性能，在眾多音頻應(yīng)用中展現(xiàn)出強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

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一、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1. 多路復(fù)用器與可編程增益放大器（PGA）

PCM1850/1851具備6×2通道單端輸入，采用多路復(fù)用輸出方式。最大輸入電平可達(dá)2.4V rms，輸入電阻最小為50kΩ。PGA增益范圍在 -11dB至11dB之間，以0.5dB為步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，為不同輸入信號(hào)的處理提供了靈活的選擇。

2. 24位Delta - Sigma立體聲A/D轉(zhuǎn)換器

內(nèi)置抗混疊濾波器和過(guò)采樣抽取濾波器，過(guò)采樣頻率為×64，通帶紋波僅為±0.05dB，阻帶衰減達(dá)到 -65dB。片上高通濾波器在48kHz時(shí)頻率為0.91Hz，有效去除輸入信號(hào)的直流分量，確保音頻信號(hào)的純凈度。

3. 高性能表現(xiàn)

總諧波失真加噪聲（THD + N）典型值為0.0023%，信噪比（SNR）典型值為101dB，動(dòng)態(tài)范圍典型值為102dB，為音頻系統(tǒng)提供了高質(zhì)量的轉(zhuǎn)換性能。

4. PCM音頻接口

支持主/從模式選擇，數(shù)據(jù)格式包括24位左對(duì)齊、24位I2S、16位和24位右對(duì)齊。PCM1850通過(guò)SPI控制，PCM1851通過(guò)I2C控制，方便與不同的音頻系統(tǒng)進(jìn)行接口。

5. 采樣率與系統(tǒng)時(shí)鐘

采樣率范圍為16 - 96kHz，系統(tǒng)時(shí)鐘支持256 fs、384 fs、512 fs和768 fs，為不同的應(yīng)用場(chǎng)景提供了靈活的時(shí)鐘配置。

6. 電源與封裝

采用雙電源供電，模擬部分為5V，數(shù)字部分為3.3V。封裝形式為32引腳TQFP，并且是無(wú)鉛產(chǎn)品，符合環(huán)保要求。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

PCM1850/1851適用于多種音頻相關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景，如DVD/HDD/DVD + HDD錄像機(jī)、AV放大器接收器、CD錄音機(jī)、MD錄音機(jī)、多軌錄音機(jī)以及電子樂(lè)器等。這些應(yīng)用對(duì)音頻質(zhì)量要求較高，而PCM1850/1851的高性能特性能夠很好地滿足這些需求。

三、技術(shù)細(xì)節(jié)剖析

1. 引腳功能

PCM1850和PCM1851的引腳功能各有特點(diǎn)，但都圍繞著音頻輸入、輸出、時(shí)鐘控制和模式選擇等方面。例如，VINLx和VINRx引腳用于模擬音頻輸入，DOUT引腳用于音頻數(shù)據(jù)輸出，BCK和LRCK引腳用于時(shí)鐘控制等。詳細(xì)的引腳功能在文檔中有明確的說(shuō)明，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)具體需求進(jìn)行合理的連接和配置。

2. 絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于確保其正常工作和可靠性至關(guān)重要。PCM1850/1851的絕對(duì)最大額定值包括電源電壓、輸入電壓、電流、溫度等方面的限制。例如，電源電壓VCC范圍為 -0.3V至6.5V，VDD范圍為 -0.3V至4V，使用時(shí)必須嚴(yán)格遵守這些限制，否則可能會(huì)導(dǎo)致器件損壞。

3. 電氣特性

在電氣特性方面，PCM1850/1851表現(xiàn)出了良好的性能。例如，在數(shù)字輸入/輸出方面，支持多種音頻數(shù)據(jù)格式和位長(zhǎng)度；在AFE（模擬前端）方面，輸入通道為6個(gè)，輸入滿量程電平為2 - 2.4V rms，PGA增益范圍和步長(zhǎng)明確；在ADC方面，分辨率為24位，滿量程輸入電壓為0.6VCC。這些電氣特性為工程師進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。

4. 典型性能曲線

文檔中給出了多種典型性能曲線，包括數(shù)字濾波器、模擬濾波器的頻率響應(yīng)曲線，以及總諧波失真加噪聲、動(dòng)態(tài)范圍和信噪比等與采樣頻率的關(guān)系曲線。這些曲線直觀地展示了PCM1850/1851在不同條件下的性能表現(xiàn)，工程師可以根據(jù)這些曲線進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)試。

四、系統(tǒng)時(shí)鐘與復(fù)位

1. 系統(tǒng)時(shí)鐘

PCM1850/1851支持256 fS、384 fS、512 fS和768 fS作為系統(tǒng)時(shí)鐘，系統(tǒng)時(shí)鐘必須通過(guò)SCKI引腳提供。在從模式下，系統(tǒng)時(shí)鐘檢測(cè)電路會(huì)自動(dòng)識(shí)別時(shí)鐘頻率；在主模式下，需要通過(guò)串行端口進(jìn)行模式控制來(lái)選擇系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。同時(shí)，768 - fS系統(tǒng)時(shí)鐘在主模式或從模式下的某些采樣頻率（如88.2kHz和96kHz）不可用。

2. 上電復(fù)位

PCM1850/1851具有內(nèi)部上電復(fù)位電路，當(dāng)電源VDD超過(guò)2.2V（典型值）時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行初始化（復(fù)位）。在VDD < 2.2V（典型值）以及VDD > 2.2V（典型值）后的1024個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘內(nèi)，器件處于復(fù)位狀態(tài)，數(shù)字輸出被強(qiáng)制為零。復(fù)位狀態(tài)釋放后，經(jīng)過(guò)4500/fS的時(shí)間，數(shù)字輸出才有效。

五、模擬前端與音頻接口

1. 模擬前端

PCM1850/1851的模擬前端電路包括多路復(fù)用器和PGA，通過(guò)串行端口進(jìn)行模式控制來(lái)選擇輸入通道和PGA增益。在通道和增益切換時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生爆音或其他意外的瞬態(tài)響應(yīng)，因此建議在數(shù)字域進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理來(lái)控制瞬態(tài)。模擬前端只允許通過(guò)輸入電容進(jìn)行交流輸入，禁止直流輸入，并且建議VINxx引腳的信號(hào)源電阻小于1kΩ。

2. 串行音頻數(shù)據(jù)接口

支持主/從模式，通過(guò)BCK、LRCK和DOUT引腳與音頻系統(tǒng)進(jìn)行接口。在主模式下，BCK和LRCK作為輸出引腳，頻率固定為64 × LRCK；在從模式下，BCK和LRCK作為輸入引腳，接受64 BCK/LRCK或48 BCK/LRCK（僅適用于384 fS SCKI）格式。同時(shí)，支持四種音頻數(shù)據(jù)格式，通過(guò)串行端口進(jìn)行模式控制選擇。

六、總結(jié)與思考

德州儀器的PCM1850/1851是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的立體聲A/D轉(zhuǎn)換器，其豐富的特性和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橐纛l系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了極大的便利。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要充分了解其技術(shù)細(xì)節(jié)，根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行合理的配置和優(yōu)化。例如，在選擇系統(tǒng)時(shí)鐘和采樣率時(shí)，需要考慮音頻系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性；在處理模擬前端的通道和增益切換時(shí)，要注意避免產(chǎn)生不良的瞬態(tài)響應(yīng)。大家在使用PCM1850/1851進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，有沒(méi)有遇到過(guò)一些特殊的問(wèn)題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。