Texas Instruments PCM3120-Q1軟件控制音頻ADC是一款Burr-Brown? 高性能音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），可為脈沖密度調(diào)制（PDM）麥克風(fēng)輸入提供多達(dá)兩個(gè)模擬通道或四個(gè)數(shù)字通道的同時(shí)采樣。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments PCM3120-Q1軟件控制音頻ADC數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

TI PCM3120-Q1軟件控制音頻ADC實(shí)現(xiàn)線路和麥克風(fēng)輸入，用于單端和差分輸入配置。ADC集成了可編程通道增益、數(shù)字音量控制、可編程麥克風(fēng)偏置電壓、鎖相環(huán)（PLL）、可編程高通濾波器（HPF）、雙四通道濾波器和低延遲濾波器模式，同時(shí)允許采樣率高達(dá)768kHz。

ADC支持時(shí)分復(fù)用 (TDM)、I^2^S或左對(duì)齊 (LJ) 音頻格式，并可通過(guò)I^2^C接口進(jìn)行控制。這些集成高性能功能加上可通過(guò)3.3V或1.8V單電源供電，使該設(shè)備成為遠(yuǎn)場(chǎng)麥克風(fēng)錄音應(yīng)用中空間受限音頻系統(tǒng)的理想選擇。

PCM3120-Q1的額定工作溫度范圍為-40°C至+125°C，采用20引腳WQFN封裝。

特性

• 多通道高性能ADC：
  • 2通道模擬麥克風(fēng)或線路輸入
  • 4通道數(shù)字PDM麥克風(fēng)
  • 多達(dá)2x模擬通道和多達(dá)2x數(shù)字麥克風(fēng)通道
• ADC線路和麥克風(fēng)差分輸入性能：
  • 動(dòng)態(tài)范圍 (DR)：106dB
  • -95dB THD+N
• ADC通道求和模式，DR性能109dB，2通道求和
• ADC輸入電壓：
  • 差分，2VRMS 滿(mǎn)量程輸入
  • 單端，1VRMS 滿(mǎn)量程輸入
• ADC采樣率 (f S ) = 8kHz至768kHz
• 可編程通道設(shè)置：
  • 通道增益：0dB至42dB（0.5dB步進(jìn)）
  • 數(shù)字音量控制：–100dB至27dB
  • 增益校準(zhǔn)，分辨率0.1dB
  • 相位校準(zhǔn)，分辨率為163ns
• 可編程麥克風(fēng)偏置或電源電壓生成
• 低延遲信號(hào)處理濾波器選擇
• 可編程HPF和雙四通道數(shù)字濾波器
• 自動(dòng)增益控制器 (AGC)
• 語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè) (VAD)
• I^2^C控制接口
• 集成式高性能音頻PLL
• 自動(dòng)時(shí)鐘分頻器設(shè)置配置
• 音頻串行數(shù)據(jù)接口：
  • TDM、I^2^S或左對(duì)齊 (LJ) 格式
  • 字長(zhǎng)度：16位、20位、24位或32位
  • 主接口或從接口
• 3.3V或1.8V單電源運(yùn)行
• 3.3V或1.8V I/O電源運(yùn)行
• 1.8V AVDD電源在48kHz采樣率下的功耗為9.5mW/通道

簡(jiǎn)化框圖

功能框圖

基于PCM3120-Q1的高性能音頻ADC設(shè)計(jì)與應(yīng)用

引言

PCM3120-Q1是德州儀器(TI)推出的一款車(chē)規(guī)級(jí)、高性能、軟件控制的音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，專(zhuān)為汽車(chē)音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該器件采用Burr-Brown?技術(shù)，支持2通道模擬輸入和4通道數(shù)字PDM麥克風(fēng)輸入，具有出色的動(dòng)態(tài)范圍和低失真特性，非常適合汽車(chē)主動(dòng)降噪、數(shù)字座艙處理單元等應(yīng)用場(chǎng)景。

關(guān)鍵特性

?1. 高性能音頻轉(zhuǎn)換?

• 106dB動(dòng)態(tài)范圍(DR)和-95dB THD+N的出色音頻性能
• 支持8kHz至768kHz的寬范圍采樣率
• 可編程通道增益(0dB至42dB，0.5dB步進(jìn))和數(shù)字音量控制(-100dB至27dB)

?2. 靈活輸入配置?

• 支持差分和單端模擬輸入(2Vrms差分/1Vrms單端全量程)
• 集成4通道數(shù)字PDM麥克風(fēng)接口
• 可編程輸入阻抗(2.5kΩ/10kΩ/20kΩ)和輸入耦合方式(AC/DC)

?3. 高級(jí)信號(hào)處理?

• 集成自動(dòng)增益控制器(AGC)和語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè)(VAD)
• 可編程數(shù)字濾波器(HPF和雙二階濾波器)
• 通道求和模式可提升動(dòng)態(tài)范圍至109dB
• 增益和相位校準(zhǔn)功能(0.1dB/163ns分辨率)

?4. 汽車(chē)級(jí)設(shè)計(jì)?

• 符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)(-40°C至+125°C工作溫度)
• 3.3V或1.8V單電源供電
• 20引腳WQFN封裝(3mm×3mm)

應(yīng)用場(chǎng)景

?1. 汽車(chē)主動(dòng)降噪(ANC)系統(tǒng)?
PCM3120-Q1的高動(dòng)態(tài)范圍和低延遲特性使其成為汽車(chē)ANC系統(tǒng)的理想選擇。其支持多麥克風(fēng)輸入和實(shí)時(shí)音頻處理，可有效消除車(chē)內(nèi)噪聲。

?2. 車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)?

• 頭部單元(head unit)
• 后排娛樂(lè)系統(tǒng)
• 數(shù)字座艙處理單元
• 遠(yuǎn)程信息處理控制單元

?3. 遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音采集?
器件的高性能ADC和可編程增益使其適合遠(yuǎn)場(chǎng)麥克風(fēng)錄音應(yīng)用，配合數(shù)字濾波處理可實(shí)現(xiàn)清晰的語(yǔ)音捕獲。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

?1. 硬件設(shè)計(jì)考慮?

• 電源設(shè)計(jì)：支持3.3V或1.8V AVDD和IOVDD，需注意電源去耦
• 參考電壓：需外接1μF電容濾波VREF引腳
• 麥克風(fēng)偏置：集成可編程MICBIAS(2.75V/2.5V/1.375V或1.096×VREF)
• 布局布線：注意模擬和數(shù)字地分離，減少噪聲耦合

?2. 軟件配置流程?

1. 初始化I2C接口(固定地址1001110)
2. 配置時(shí)鐘源(PLL或外部時(shí)鐘)
3. 設(shè)置音頻接口格式(TDM/I2S/LJ)和時(shí)序
4. 配置輸入通道參數(shù)(增益、阻抗等)
5. 啟用數(shù)字處理功能(濾波器、AGC等)
6. 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換通道

?3. 性能優(yōu)化技巧?

• 使用差分輸入和AC耦合可獲得最佳動(dòng)態(tài)范圍
• 根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的采樣率和濾波器類(lèi)型
• 利用增益和相位校準(zhǔn)功能匹配多通道特性
• 在低功耗應(yīng)用中可禁用PLL以降低功耗