20位單片音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器PCM63P

１ 概述

PCM63P是BB公司采用獨(dú)特雙DAC共線結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的超低失真２０位精密DAC芯片。該結(jié)構(gòu)可消除有害的數(shù)模感應(yīng)干擾誤差和其它雙極性零點(diǎn)附近的非線性，因此，PCM63P的噪聲非常低?最大SNR為１１６dB?同時(shí)具有１６倍的過采樣率和快速建立時(shí)間電流輸出?２mA階躍時(shí)為２００ns　。下面是PCM63P的主要特點(diǎn)：

●是一種共線的２０位音頻DAC；

●可近于理想地在低電平工作；

●輸出無(wú)數(shù)模感應(yīng)干擾；

●可快速（２００ns）電流輸出（±２ms）；

●帶有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行輸入接口；

●超低失真，最大－９６dB（無(wú)外部調(diào)整）；

●帶有基準(zhǔn)源；

●最小SNR為１１６dB（按加權(quán)方式計(jì)算）；

●具有１６倍過采樣能力。

２ 結(jié)構(gòu)功能

圖１所示是PCM63P數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。圖２則給出了其引腳排列，各管腳的功能說(shuō)明如下：

ＣＡＰ（１腳）：伺服放大器去耦電容接入端；

＋ＶＡ（２腳）：＋５Ｖ模擬電源；

ＣＡＰ（３腳）：基準(zhǔn)去耦電容接入端；

ＣＡＰ（４腳）：失調(diào)去耦電容端；

ＢＰＯ（５腳）：雙極性偏置電流輸出端口，典型偏置電流輸出為＋２mA；

ＩＯＵＴ（６腳）：DAC電流輸出；

ＡＣＯＭ（７腳）：模擬公共端；

ＲＦ１（９腳）： 反饋接入端；

ＲＦ２（１０腳）： 該腳與９腳之間在芯片內(nèi)部接有１．５ｋΩ反饋電阻以用于外部反饋；

－ＶＤ（１１腳）：－５Ｖ?jǐn)?shù)字電源；

ＤＣＯＭ（１２腳）：數(shù)字公共端；

＋ＶＤ（１３腳）：＋５Ｖ?jǐn)?shù)字電源；

ＣＬＫ（１８腳）：DAC數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入；

ＬＥ（２０腳）：DAC數(shù)據(jù)鎖存允許；

ＤＡＴＡ（２１腳）：DAC數(shù)據(jù)輸出；

ＵＢ２ Ａｄｊ（２３腳）：選擇高DAC位２調(diào)整（－４．２９Ｖ）；

ＬＢ２ Ａｄｊ（２４腳）：選擇低DAC位２調(diào)整（－４．２９Ｖ）；

ＶＰＯＴ（２５腳）： 位調(diào)整基準(zhǔn)電壓抽頭（－３．２５Ｖ）；

－ＶＡ（２８腳）：－５Ｖ模擬電源；

ＮＣ（其它）：空腳。

３ 工作原理

３．１ 雙DAC共線結(jié)構(gòu)

PCM63P采用的是新型設(shè)計(jì)。它把傳統(tǒng)DAC的優(yōu)點(diǎn)（良好的滿量程性能、高信噪比和使用方便）和優(yōu)秀的低電平性能結(jié)合起來(lái)。其內(nèi)部的兩個(gè)DAC以互補(bǔ)的方式組合起來(lái)，可以產(chǎn)生良好的線性輸出。這兩個(gè)DAC共享基準(zhǔn)源和Ｒ——２Ｒ階梯網(wǎng)絡(luò)，從而保證了在所有條件下的完全跟蹤。它們通過交換DAC的個(gè)別位和激光校準(zhǔn)的精密電阻來(lái)使DAC之間達(dá)到高精度匹配。

PCM63P采用的這種新的互補(bǔ)線性結(jié)構(gòu)也稱雙DAC共線結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可在兩個(gè)方向上以小的階躍離開零點(diǎn)，從而避免了任何誤操作或“大”的線性誤差，同時(shí)可提供一個(gè)絕對(duì)值電流輸出。PCM63P的低電平性能確保了它的２０位精度，尤其是在臨界的雙極性零點(diǎn)附近。

３．２ 動(dòng)態(tài)指標(biāo)

PCM63P的一個(gè)重要?jiǎng)討B(tài)指標(biāo)就是總諧波失真＋噪聲（THD+N）?PCM63P以８倍44.1kHz的標(biāo)準(zhǔn)音頻采樣頻率讀入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)９９１Ｈｚ的正弦波輸出。其音頻轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)范圍可看作是相對(duì)于０dB的－６０dB有效輸出信號(hào)電平下的THD+N的測(cè)量值。在－９０dB輸出電平上，PCM63P對(duì)理想信號(hào)的偏差一般少于±０．３dB。這些性能體現(xiàn)了PCM63P共線DAC電路在低噪聲和雙極零點(diǎn)附近接近理想的性能。

４ PCM63P的應(yīng)用

４．１ 數(shù)字輸入

PCM63P能夠接收與ＴＴＬ兼容的邏輯電平。在輸入線上，采用差動(dòng)電流模式的邏輯輸入結(jié)構(gòu)改善了PCM63P的抗噪聲干擾能力。PCM63P的數(shù)據(jù)形式采用的是二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，是最高有效位在前的串行數(shù)據(jù)流。位串中的任何數(shù)字都可以在２０位數(shù)據(jù)前加載，因?yàn)樵冢蹋牛拇嫫魇鼓苄盘?hào)）變低后，只有在它之前的最后２０位數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)移到并行DAC寄存器中。

在PCM63P芯片中，DAC的串行數(shù)據(jù)輸入位都在時(shí)鐘ＣＬＫ的上升沿觸發(fā)，DAC的串行到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換是在使能信號(hào)ＬＥ的下降沿進(jìn)行的。其轉(zhuǎn)換時(shí)序圖如圖３所示。PCM63P的典型時(shí)鐘速率為１６．９ＭＨｚ。

４．２ 電源與濾波電容

采用內(nèi)部反饋電阻的PCM63P應(yīng)用電路連接圖見圖４所示，它采用電壓輸出模式。如果不用反饋電阻，PCM63P的９、１０腳應(yīng)當(dāng)懸空。PCM63P采用±５Ｖ電源，兩個(gè)正電源應(yīng)接于同一點(diǎn)，負(fù)電源亦應(yīng)如此。同時(shí)應(yīng)在每個(gè)電源引腳處加去耦電容，以使電源干擾抑制最大。兩個(gè)公共點(diǎn)都應(yīng)連到模擬電平面并應(yīng)盡可能靠近芯片。

實(shí)際上，圖４電路對(duì)去耦電容并沒有特別的要求，對(duì)偏置去耦電容的大小要求也不嚴(yán)格，但采用較大值的電容會(huì)有更好的SNR性能。另外，電路中的所有電容都應(yīng)盡可能接近芯片引腳以減小從周圍電路中感應(yīng)到的噪聲。