TLV320AIC1106 PCM編解碼器：特性、原理與應(yīng)用詳解

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，音頻處理是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。PCM編解碼器作為音頻信號(hào)處理的核心組件，其性能直接影響著音頻的質(zhì)量和設(shè)備的整體表現(xiàn)。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下德州儀器（Texas Instruments）推出的TLV320AIC1106 PCM編解碼器。

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一、產(chǎn)品概述

（一）應(yīng)用場(chǎng)景

TLV320AIC1106專(zhuān)為模擬和數(shù)字無(wú)線(xiàn)手機(jī)、支持語(yǔ)音的終端以及電信應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它在數(shù)字手機(jī)、數(shù)字耳機(jī)、無(wú)繩電話(huà)、數(shù)字專(zhuān)用自動(dòng)交換機(jī)（PABX）和數(shù)字語(yǔ)音記錄等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

（二）主要特性

1. 供電范圍：支持2.7 - 3.3V的電源供電，適應(yīng)多種電源環(huán)境。
2. 轉(zhuǎn)換模式：可選擇13位線(xiàn)性或8位μ-law壓縮轉(zhuǎn)換模式，滿(mǎn)足不同的音頻處理需求。
3. 輸入輸出：具有差分麥克風(fēng)輸入，可通過(guò)外部設(shè)置增益；差分耳機(jī)輸出能夠驅(qū)動(dòng)32Ω - 8Ω的負(fù)載。
4. 功能控制：具備可編程音量控制，以及麥克風(fēng)（MIC）和耳機(jī)（EAR）靜音功能。
5. 低功耗：在掉電模式下，典型功耗僅為0.03mW，有效延長(zhǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。
6. 時(shí)鐘與帶寬：采用2.048MHz主時(shí)鐘速率，300Hz - 3.4kHz的通帶，確保音頻信號(hào)的準(zhǔn)確處理。
7. 封裝形式：采用低外形20引腳TSSOP封裝，節(jié)省電路板空間。

二、工作原理

（一）上電復(fù)位

為確保上電時(shí)設(shè)備能夠正常復(fù)位，需要在主時(shí)鐘MCLK激活的情況下，向低電平有效復(fù)位端RESET施加一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)。

（二）參考電壓

內(nèi)部生成精密的帶隙基準(zhǔn)電壓，為發(fā)送和接收通道提供所需的參考電壓。

（三）鎖相環(huán)

鎖相環(huán)通過(guò)與2.048MHz的主時(shí)鐘輸入進(jìn)行鎖相，生成內(nèi)部數(shù)字濾波器和調(diào)制器所需的內(nèi)部時(shí)鐘頻率。

（四）PCM接口

PCM接口分別在PCMO和PCMI端子上進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。數(shù)據(jù)在每個(gè)PCMSYN周期內(nèi)，以MCLK的速度進(jìn)行傳輸。PCMSYN可以由從主時(shí)鐘派生的外部源驅(qū)動(dòng)，并用作主機(jī)控制器的中斷信號(hào)。

（五）麥克風(fēng)輸入

麥克風(fēng)輸入電路由兩個(gè)差分輸入/差分輸出放大器（MIC Amp 1和MIC Amp 2）組成。MIC Amp 1是一個(gè)低噪聲差分放大器，其增益可以通過(guò)外部設(shè)置；MIC Amp 2是一個(gè)固定增益為6dB的差分放大器。

（六）模擬調(diào)制器

發(fā)送通道調(diào)制器采用三階sigma - delta設(shè)計(jì)，能夠有效地對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。

（七）濾波器

1. 發(fā)送濾波器：是一個(gè)數(shù)字濾波器，滿(mǎn)足國(guó)際電報(bào)電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì)（CCITT）G.714的要求。設(shè)備可以在13位線(xiàn)性或8位μ - law壓縮模式下工作。
2. 接收濾波器：同樣是一個(gè)滿(mǎn)足CCITT G.714要求的數(shù)字濾波器，工作模式可通過(guò)LINSEL輸入進(jìn)行選擇。

（八）接收音量控制

在線(xiàn)性模式下，使用16位PCMI數(shù)據(jù)樣本的最低三位來(lái)控制音量，音量范圍為 - 18dB至3dB，步進(jìn)為3dB。

（九）數(shù)字調(diào)制器和濾波器

二階數(shù)字調(diào)制器和濾波器將接收到的數(shù)字PCM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為耳機(jī)接口所需的模擬輸出信號(hào)。

（十）耳機(jī)放大器

EAROUT推薦作為差分輸出使用，但也可以連接成單端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。差分輸出能夠有效抑制咔嗒聲和爆音。

三、電氣特性

（一）絕對(duì)最大額定值

在使用過(guò)程中，需要注意設(shè)備的絕對(duì)最大額定值，如電源電壓范圍為 - 0.5V至3.6V，輸出電壓范圍為 - 0.5V至3.6V等。超過(guò)這些額定值可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞。

（二）推薦工作條件

推薦的電源電壓范圍為2.7 - 3.3V，負(fù)載阻抗在8 - 32Ω之間，輸入電壓不超過(guò)0.9xVDD，工作溫度范圍為 - 40°C至85°C。

（三）電氣參數(shù)

1. 電源電流：工作時(shí)的典型電源電流為5mA，掉電模式下，當(dāng)MCLK不存在時(shí)，電流為10 - 30μA。
2. 數(shù)字接口：包括高電平輸出電壓、低電平輸出電壓、高電平輸入電流、低電平輸入電流、輸入電容和輸出電容等參數(shù)。
3. 麥克風(fēng)接口：輸入失調(diào)電壓在 - 5mV至5mV之間，輸入偏置電流在 - 250nA至250nA之間，輸入電容為5pF，麥克風(fēng)輸入?yún)⒖荚肼暈?.9 - 4μVrms。
4. 揚(yáng)聲器接口：不同負(fù)載阻抗下，耳機(jī)放大器的輸出功率和最大輸出電流有所不同。

四、時(shí)序要求

（一）時(shí)鐘

MCLK的轉(zhuǎn)換時(shí)間最大為10ns，頻率為2.048MHz，抖動(dòng)不超過(guò)37%，每個(gè)PCMSYN幀包含256個(gè)MCLK時(shí)鐘周期。

（二）發(fā)送和接收

發(fā)送和接收過(guò)程中，PCMSYN和PCMI的建立時(shí)間和保持時(shí)間都有一定的要求，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

五、使用注意事項(xiàng)

（一）靜電保護(hù)

該設(shè)備包含保護(hù)電路，可防止其輸入和輸出受到高靜電電壓或靜電場(chǎng)的損壞。根據(jù)MIL - STD - 883C方法3015，這些電路能夠保護(hù)設(shè)備免受高達(dá)2kV的靜電放電（ESD）影響。但在存儲(chǔ)或處理過(guò)程中，仍需采取預(yù)防措施，如將設(shè)備引腳短路或放置在導(dǎo)電泡沫中。

（二）未使用輸入處理

在電路中，未使用的輸入應(yīng)始終連接到適當(dāng)?shù)倪壿嬰妷弘娖?，最好是VCC或地。

（三）上電初始化

為確保設(shè)備在上電時(shí)正常復(fù)位，需要按照要求施加外部復(fù)位信號(hào)。

六、總結(jié)

TLV320AIC1106 PCM編解碼器以其豐富的功能、良好的電氣性能和低功耗特性，為音頻處理應(yīng)用提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和要求，合理選擇工作模式、設(shè)置參數(shù)，并注意使用過(guò)程中的各種注意事項(xiàng)，以確保設(shè)備能夠發(fā)揮出最佳的性能。你在使用類(lèi)似編解碼器的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么特別的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。