Texas Instruments PCM3120-Q1軟件控制音頻ADC是一款Burr-Brown? 高性能音頻模數轉換器（ADC），可為脈沖密度調制（PDM）麥克風輸入提供多達兩個模擬通道或四個數字通道的同時采樣。

數據手冊：*附件：Texas Instruments PCM3120-Q1軟件控制音頻ADC數據手冊.pdf

TI PCM3120-Q1軟件控制音頻ADC實現線路和麥克風輸入，用于單端和差分輸入配置。ADC集成了可編程通道增益、數字音量控制、可編程麥克風偏置電壓、鎖相環（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，同時允許采樣率高達768kHz。

ADC支持時分復用 (TDM)、I^2^S或左對齊 (LJ) 音頻格式，并可通過I^2^C接口進行控制。這些集成高性能功能加上可通過3.3V或1.8V單電源供電，使該設備成為遠場麥克風錄音應用中空間受限音頻系統的理想選擇。

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通道模擬麥克風或線路輸入
  • 4通道數字PDM麥克風
  • 多達2x模擬通道和多達2x數字麥克風通道
• ADC線路和麥克風差分輸入性能：
  • 動態范圍 (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 滿量程輸入
  • 單端，1VRMS 滿量程輸入
• ADC采樣率 (f S ) = 8kHz至768kHz
• 可編程通道設置：
  • 通道增益：0dB至42dB（0.5dB步進）
  • 數字音量控制：–100dB至27dB
  • 增益校準，分辨率0.1dB
  • 相位校準，分辨率為163ns
• 可編程麥克風偏置或電源電壓生成
• 低延遲信號處理濾波器選擇
• 可編程HPF和雙四通道數字濾波器
• 自動增益控制器 (AGC)
• 語音活動檢測 (VAD)
• I^2^C控制接口
• 集成式高性能音頻PLL
• 自動時鐘分頻器設置配置
• 音頻串行數據接口：
  • TDM、I^2^S或左對齊 (LJ) 格式
  • 字長度：16位、20位、24位或32位
  • 主接口或從接口
• 3.3V或1.8V單電源運行
• 3.3V或1.8V I/O電源運行
• 1.8V AVDD電源在48kHz采樣率下的功耗為9.5mW/通道

簡化框圖

功能框圖

基于PCM3120-Q1的高性能音頻ADC設計與應用

引言

PCM3120-Q1是德州儀器(TI)推出的一款車規級、高性能、軟件控制的音頻模數轉換器(ADC)，專為汽車音頻系統設計。該器件采用Burr-Brown?技術，支持2通道模擬輸入和4通道數字PDM麥克風輸入，具有出色的動態范圍和低失真特性，非常適合汽車主動降噪、數字座艙處理單元等應用場景。

關鍵特性

?1. 高性能音頻轉換?

• 106dB動態范圍(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)和數字音量控制(-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通道數字PDM麥克風接口
• 可編程輸入阻抗(2.5kΩ/10kΩ/20kΩ)和輸入耦合方式(AC/DC)

?3. 高級信號處理?

• 集成自動增益控制器(AGC)和語音活動檢測(VAD)
• 可編程數字濾波器(HPF和雙二階濾波器)
• 通道求和模式可提升動態范圍至109dB
• 增益和相位校準功能(0.1dB/163ns分辨率)

?4. 汽車級設計?

• 符合AEC-Q100標準(-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)

應用場景

?1. 汽車主動降噪(ANC)系統?
PCM3120-Q1的高動態范圍和低延遲特性使其成為汽車ANC系統的理想選擇。其支持多麥克風輸入和實時音頻處理，可有效消除車內噪聲。

?2. 車載信息娛樂系統?

• 頭部單元(head unit)
• 后排娛樂系統
• 數字座艙處理單元
• 遠程信息處理控制單元

?3. 遠場語音采集?
器件的高性能ADC和可編程增益使其適合遠場麥克風錄音應用，配合數字濾波處理可實現清晰的語音捕獲。

設計要點

?1. 硬件設計考慮?

• 電源設計：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. 配置時鐘源(PLL或外部時鐘)
3. 設置音頻接口格式(TDM/I2S/LJ)和時序
4. 配置輸入通道參數(增益、阻抗等)
5. 啟用數字處理功能(濾波器、AGC等)
6. 啟動轉換通道

?3. 性能優化技巧?

• 使用差分輸入和AC耦合可獲得最佳動態范圍
• 根據應用需求選擇合適的采樣率和濾波器類型
• 利用增益和相位校準功能匹配多通道特性
• 在低功耗應用中可禁用PLL以降低功耗