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PCM2702是让USB接口具有即插即用功能的音频DAC（数模转换器），由TI公司旗下的BB（Burr-Brown）公司出品。
一、PCM2702的性能特点
PCM2702拥有很多“同宗兄弟”，它只是其中最早的一款，功能也最简单，不过从音频性能来看，如DNR（动态范围）和SNR（信噪比）指标，性能却是最好的。BB公司推出的集成USB控制界面的单片数字音频处理器有两大系列，一个以集成DAC为主要特征的PCM27xx系列，另一个是集成DAC和ADC（模数转换器）的PCM29xx系列，具体型号可以从TI公司的网站查阅到。从音频性能来看，它们都是16位的音频DAC，支持32kHz、44kHz、 48kHz的采样速率，采用了BB公司获得专利的SpActTM数据流水线体系。
SpActTM是一种基于硬件的从USB数据中恢复音频同步时钟的数据流水线体系。PC音频数据流理论上不需要太高的传输速率，但是却需要精确的实时性，实时的精度越高意味着数字音频的“jitter”（时基抖动）越小，被还原出来的音频质量越好。“jitter”指标是CD音频时代最为重要的指标之一，也是众多DIYer们最热衷的摩机之处，关于它对音频的影响可以参考CD音频的相关资料。BB采用获得专利的SpActTM数据结构体系，将所有相关的功能全部集成到芯片内而不再需要我们额外的人工干预。
BB公司推出的集成USB控制界面的单片数字音频处理器是针对PC音源设计的，从“声卡”的角度看，它们仍然是AC’97声卡，而且是纯粹的“单工”声卡，只支持“回放”而不支持“录音”或者“模拟输入”，所以BB公司将其应用定位于USB接口的扬声器、放大器以及其他USB接口的音频系统，我们最常见的是所谓的USB声卡，在实际应用中我们常常用作USB耳机。
PCM2702的主要特点如下：
● USB界面性能：
集成化USB接口，符合全速USB1.0规范，自适应同步传送模式；
完全支持Windows操作系统的即插即用功能；
可接收16位的单/双声道USB音频数据流，支持32kHz、44kHz、 48kHz的采样速率；
8X过采样数字滤波器；
多重 Δ-Σ 调制器(Multi-Level Delta-Sigma Modulator);
获得专利的SpActTM数据流水线体系；
独立的USB数据时钟发生器，支持系统（外部）时钟输入。
● DAC与模拟音频性能：
按0dB音频典型值计，THD+N：0.002%；DNR：100dB；SNR：105dB；通道分离度：103dB。
按0dB音频典型值计，模拟音频输出摆幅：3.1V峰-峰值；
片上模拟音频低通数字滤波器；
基于Windows操作系统的音量、静音控制功能。
● 电源：双电源供电，模拟部分典型值为5V，电流最大25mA；数字部分典型值为3.3V，电流最大30mA；总耗散功率不大于225mW。
● 封装形式：SSOP-28。
图1是PCM2702的实物、外形尺寸和引脚排列与名称，引脚的中文译名供参考。
图1 认识PCM2702
就目前的应用来看，PCM2702也有一些不足，毕竟它推向市场已经有些时间了。
1.USB1.0规范已经老旧了，USB2.0已经广泛应用；
2.仅仅支持“回放”功能。虽然TI公司有支持“回放”和“录音”的“双工”USB控制集成电路TUSB3200，但是并非系统级的“单片”结构，电路复杂。
3.模拟音频位单端输出方式，差分方式似乎更高档些。
4.Windows音频已经迈入HD-Audio时代，DNR和SNR指标期待提高到120dB以上。
5.更多的基于硬件和Windows的音频控制功能，如音调控制、图式均衡器、SRS、3D音效等。
二、PCM2702的一般应用及其性能改善方法
PCM2702内部集成了复杂多样的功能，外围电路却很简单的，图2是采用PCM2702的USB接口的DAC电路原理图，线路输出端可以直接和功率放大器连接，也可以驱动32Ω以下的耳机；图3和图4是与之配套的采用双面板设计的印制电路图，来源于BB公司发布的PCM2702的参考设计“sbau025”，能够满足我们大多数情况下的应用要求。
图2 由PCM2702构成的USB DAC
图2中用来指示工作状态的电路在实际中的用处不是很大，如果想精简电路，PCM2702的10脚和11脚可以悬空，由VT002和VT003为核心构成的LED指示电路可以被精简，这样整个电路就更简单。图3是印制电路的顶层，即元件面，图4是印制电路的底层，即铜箔面，是从顶层俯视的透视图。印板图的两面都使用了大面积的敷地而没有采用数字、模拟分别一点接地的方式。
图3 印板图顶层（元件面）
图4印板图底层（铜箔面，顶层俯视的透视图）
按照图2电路装配无误，与电脑通过USB端口正确连接后，用鼠标左键双击电脑视窗右下角的扬声器图标，就会弹出Windows音频属性窗口，在属性窗口中应该有类似“USB Speakers”的提示，这就表明电路的装配成功了。如果没有或者指示的还是原来声卡的名字，就要检查电路是否装配有误，与电脑的连接是否有误，尤其是与电脑连接的USB连接线。
在实际的装配调试过程中，为了提高图2电路的性能，笔者作了如下尝试：
1.增加ESD（静电保护）保护，提高电路的可靠性。
PCM2702并没有内建专门的ESD保护电路，ESD保护能力有限，而与PC连接的设备比较复杂，加上专门的ESD保护电路可以有效地提高电路的可靠性。笔者使用了ON（安美森)的NUF2221W1T2，这是一个集USB 线路终端、EMI 滤波和ESD保护功能于一体的集成电路，使用这个采用SOT363小巧封装的IC不但可以提高电路的可靠性，还可以省去图2中的R003、R004以及R2，见图5。
图5 NUF2221W1T2的应用电路
2.使用LDO(低压差稳压器)提高性能
图2中5V电源使用VT001组成的电子滤波器电路，而3.3V数字电源则经过VD002和VD003由5V降压得到，如果分别使用LDO获得更纯净的电源，对提高电路的音频性能无疑是有益的。笔者使用了Maxim（美信）的双输出、低压差线性稳压器MAX8866TEUA，图6是与图2配套的实际应用电路，一路输出4.75V，一路输出3.15V。
数字电源使用3.15V是为了节省两个设定输出电压的电阻，因为MAX8866TEUA的两路输出电压既可以是固定的，也可以是可调的；固定输出是3.15V，电压设定脚，如图7中的8脚直接接地; 可调输出需要使用额外的电阻，如图6中的R1、R2。图6电路除了可以降低电源的噪音（典型值：350μVRMS），还能对电源电路进行多重保护，如过热、过流、电源极性反接等，对提高电路的可靠性也是有好处的。
图6 MAX8866TEUA的应用电路
3.运放使用双电源供电
图2中的U101(OPA2353)是一个具备轨至轨输出能力的低压单电源运放，如果不是仅作为USB声卡或者耳机使用的话，比如作USB扬声器使用，后面还要附加独立的功率放大器，将OPA2353换成高压双电源供电的型号，如OPA2134等，电源由后级功放电源供给或者单独供电，对提高电路的动态是有帮助的。
4.耦合电容使用无极性音响电容
虽然PCM2702针对PC音源，不属于高保真音响的范畴，不过适当地采用品质优良的电容还是有效果的。图2电路中的输出耦合电容C109和C110采用的是普通的电解电容，换用音响专用的电解电容或者金属化聚丙烯能够改善其音质表现，笔者实际采用的是拆机的ELNA音频专用无极性电解电容。笔者不推荐使用昂贵的发烧电容，如SCR Solen的音响专用MKP电容（金属化聚丙烯电容）等，用在这里有些大材小用，国内正规电容生产厂生产的MKP电容用在这里是绰绰有余的，如成都宏明电子厂(国营719厂)的产品，容量不一定拘泥于10μF，1μF～2.2μF的容量都是合适的。
顺便提一下，换用上述优质的耦合电容能够提高MP3等有损压缩方式音乐的音质表现，不过对无损压缩的APE格式或者原版CD的改善是极其有限的。 | 
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Post By：2009-4-19 11:37:27 [只看该作者]
