ZHCSUA8 December   2023 PCM5140-Q1

ADVANCE INFORMATION  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 器件比较表
  6. 引脚配置和功能
  7. 规格
    1. 6.1  绝对最大额定值
    2. 6.2  ESD 等级
    3. 6.3  建议运行条件
    4. 6.4  热性能信息
    5. 6.5  电气特性
    6. 6.6  时序要求:I2C 接口
    7. 6.7  开关特性:I2C 接口
    8. 6.8  时序要求:SPI 接口
    9. 6.9  开关特性:SPI 接口
    10. 6.10 时序要求:TDM、I2S 或 LJ 接口
    11. 6.11 开关特性:TDM、I2S 或 LJ 接口
    12. 6.12 时序要求:PDM 数字麦克风接口
    13. 6.13 开关特性:PDM 数字麦克风接口
    14. 6.14 典型特性
  8. 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  串行接口
        1. 7.3.1.1 控制串行接口
        2. 7.3.1.2 音频串行接口
          1. 7.3.1.2.1 时分多路复用 (TDM) 音频接口
          2. 7.3.1.2.2 IC 间音频 (I2S) 接口
          3. 7.3.1.2.3 左对齐 (LJ) 接口
        3. 7.3.1.3 通过共享总线使用多个器件
      2. 7.3.2  锁相环 (PLL) 和时钟生成
      3. 7.3.3  输入通道配置
      4. 7.3.4  基准电压
      5. 7.3.5  可编程麦克风偏置
      6. 7.3.6  信号链处理
        1. 7.3.6.1 可编程通道增益和数字音量控制
        2. 7.3.6.2 可编程通道增益校准
        3. 7.3.6.3 可编程通道相位校准
        4. 7.3.6.4 可编程数字高通滤波器
        5. 7.3.6.5 可编程数字双二阶滤波器
        6. 7.3.6.6 可编程通道加法器和数字混频器
        7. 7.3.6.7 可配置数字抽取滤波器
          1. 7.3.6.7.1 线性相位滤波器
            1. 7.3.6.7.1.1 采样速率:8kHz 或 7.35kHz
            2. 7.3.6.7.1.2 采样速率:16kHz 或 14.7kHz
            3. 7.3.6.7.1.3 采样速率:24kHz 或 22.05kHz
            4. 7.3.6.7.1.4 采样速率:32kHz 或 29.4kHz
            5. 7.3.6.7.1.5 采样速率:48kHz 或 44.1kHz
            6. 7.3.6.7.1.6 采样速率:96kHz 或 88.2kHz
            7. 7.3.6.7.1.7 采样速率:192kHz 或 176.4kHz
            8. 7.3.6.7.1.8 采样速率:384kHz 或 352.8kHz
            9. 7.3.6.7.1.9 采样速率:768kHz 至 705.6kHz
          2. 7.3.6.7.2 低延迟滤波器
            1. 7.3.6.7.2.1 采样速率:16kHz 或 14.7kHz
            2. 7.3.6.7.2.2 采样速率:24kHz 或 22.05kHz
            3. 7.3.6.7.2.3 采样速率:32kHz 或 29.4kHz
            4. 7.3.6.7.2.4 采样速率:48kHz 或 44.1kHz
            5. 7.3.6.7.2.5 采样速率:96kHz 或 88.2kHz
            6. 7.3.6.7.2.6 采样速率:192kHz 或 176.4kHz
          3. 7.3.6.7.3 超低延迟滤波器
            1. 7.3.6.7.3.1 采样速率:16kHz 或 14.7kHz
            2. 7.3.6.7.3.2 采样速率:24kHz 或 22.05kHz
            3. 7.3.6.7.3.3 采样速率:32kHz 或 29.4kHz
            4. 7.3.6.7.3.4 采样速率:48kHz 或 44.1kHz
            5. 7.3.6.7.3.5 采样速率:96kHz 或 88.2kHz
            6. 7.3.6.7.3.6 采样速率:192kHz 或 176.4kHz
            7. 7.3.6.7.3.7 采样速率:384kHz 至 352.8kHz
      7. 7.3.7  动态范围增强器 (DRE)
      8. 7.3.8  自动增益控制器 (AGC)
      9. 7.3.9  数字 PDM 麦克风录音通道
      10. 7.3.10 中断、状态和数字 I/O 引脚多路复用
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 硬件关断
      2. 7.4.2 睡眠模式或软件关断
      3. 7.4.3 工作模式
      4. 7.4.4 软件复位
    5. 7.5 编程
      1. 7.5.1 控制串行接口
        1. 7.5.1.1 I2C 控制接口
          1. 7.5.1.1.1 常规 I2C 操作
          2. 7.5.1.1.2 I2C 单字节和多字节传输
            1. 7.5.1.1.2.1 I2C 单字节写入
            2. 7.5.1.1.2.2 I2C 多字节写入
            3. 7.5.1.1.2.3 I2C 单字节读取
            4. 7.5.1.1.2.4 I2C 多字节读取
        2. 7.5.1.2 串行外设接口 (SPI) 控制接口
    6. 7.6 寄存器映射
      1. 7.6.1 器件配置寄存器
        1. 7.6.1.1 寄存器说明
          1. 7.6.1.1.1  PAGE_CFG 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x00)[复位 = 0h]
          2. 7.6.1.1.2  SW_RESET 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x01)[复位 = 0h]
          3. 7.6.1.1.3  SLEEP_CFG 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x02)[复位 = 0h]
          4. 7.6.1.1.4  SHDN_CFG 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x05)[复位 = 5h]
          5. 7.6.1.1.5  ASI_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x07)[复位 = 30h]
          6. 7.6.1.1.6  ASI_CFG1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x08)[复位 = 0h]
          7. 7.6.1.1.7  ASI_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x09)[复位 = 0h]
          8. 7.6.1.1.8  ASI_CH1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x0B)[复位 = 0h]
          9. 7.6.1.1.9  ASI_CH2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x0C)[复位 = 1h]
          10. 7.6.1.1.10 ASI_CH3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x0D)[复位 = 2h]
          11. 7.6.1.1.11 ASI_CH4 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x0E)[复位 = 3h]
          12. 7.6.1.1.12 ASI_CH5 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x0F)[复位 = 4h]
          13. 7.6.1.1.13 ASI_CH6 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x10)[复位 = 5h]
          14. 7.6.1.1.14 ASI_CH7 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x11)[复位 = 6h]
          15. 7.6.1.1.15 ASI_CH8 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x12)[复位 = 7h]
          16. 7.6.1.1.16 MST_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x13)[复位 = 2h]
          17. 7.6.1.1.17 MST_CFG1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x14)[复位 = 48h]
          18. 7.6.1.1.18 ASI_STS 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x15)[复位 = FFh]
          19. 7.6.1.1.19 CLK_SRC 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x16)[复位 = 10h]
          20. 7.6.1.1.20 PDMCLK_CFG 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x1F)[复位 = 40h]
          21. 7.6.1.1.21 PDMIN_CFG 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x20)[复位 = 0h]
          22. 7.6.1.1.22 GPIO_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x21)[复位 = 22h]
          23. 7.6.1.1.23 GPO_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x22)[复位 = 0h]
          24. 7.6.1.1.24 GPO_CFG1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x23)[复位 = 0h]
          25. 7.6.1.1.25 GPO_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x24)[复位 = 0h]
          26. 7.6.1.1.26 GPO_CFG3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x25)[复位 = 0h]
          27. 7.6.1.1.27 GPO_VAL 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x29)[复位 = 0h]
          28. 7.6.1.1.28 GPIO_MON 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x2A)[复位 = 0h]
          29. 7.6.1.1.29 GPI_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x2B)[复位 = 0h]
          30. 7.6.1.1.30 GPI_CFG1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x2C)[复位 = 0h]
          31. 7.6.1.1.31 GPI_MON 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x2F)[复位 = 0h]
          32. 7.6.1.1.32 INT_CFG 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x32)[复位 = 0h]
          33. 7.6.1.1.33 INT_MASK0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x33)[复位 = FFh]
          34. 7.6.1.1.34 INT_LTCH0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x36)[复位 = 0h]
          35. 7.6.1.1.35 BIAS_CFG 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x3B)[复位 = 0h]
          36. 7.6.1.1.36 CH1_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x3C)[复位 = 0h]
          37. 7.6.1.1.37 CH1_CFG1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x3D)[复位 = 0h]
          38. 7.6.1.1.38 CH1_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x3E)[复位 = C9h]
          39. 7.6.1.1.39 CH1_CFG3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x3F)[复位 = 80h]
          40. 7.6.1.1.40 CH1_CFG4 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x40)[复位 = 0h]
          41. 7.6.1.1.41 CH2_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x41)[复位 = 0h]
          42. 7.6.1.1.42 CH2_CFG1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x42)[复位 = 0h]
          43. 7.6.1.1.43 CH2_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x43)[复位 = C9h]
          44. 7.6.1.1.44 CH2_CFG3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x44)[复位 = 80h]
          45. 7.6.1.1.45 CH2_CFG4 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x45)[复位 = 0h]
          46. 7.6.1.1.46 CH3_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x46)[复位 = 0h]
          47. 7.6.1.1.47 CH3_CFG1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x47)[复位 = 0h]
          48. 7.6.1.1.48 CH3_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x48)[复位 = C9h]
          49. 7.6.1.1.49 CH3_CFG3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x49)[复位 = 80h]
          50. 7.6.1.1.50 CH3_CFG4 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x4A)[复位 = 0h]
          51. 7.6.1.1.51 CH4_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x4B)[复位 = 0h]
          52. 7.6.1.1.52 CH4_CFG1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x4C)[复位 = 0h]
          53. 7.6.1.1.53 CH4_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x4D)[复位 = C9h]
          54. 7.6.1.1.54 CH4_CFG3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x4E)[复位 = 80h]
          55. 7.6.1.1.55 CH4_CFG4 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x4F)[复位 = 0h]
          56. 7.6.1.1.56 CH5_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x52)[复位 = C9h]
          57. 7.6.1.1.57 CH5_CFG3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x53)[复位 = 80h]
          58. 7.6.1.1.58 CH5_CFG4 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x54)[复位 = 0h]
          59. 7.6.1.1.59 CH6_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x57)[复位 = C9h]
          60. 7.6.1.1.60 CH6_CFG3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x58)[复位 = 80h]
          61. 7.6.1.1.61 CH6_CFG4 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x59)[复位 = 0h]
          62. 7.6.1.1.62 CH7_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x5C)[复位 = C9h]
          63. 7.6.1.1.63 CH7_CFG3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x5D)[复位 = 80h]
          64. 7.6.1.1.64 CH7_CFG4 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x5E)[复位 = 0h]
          65. 7.6.1.1.65 CH8_CFG2 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x61)[复位 = C9h]
          66. 7.6.1.1.66 CH8_CFG3 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x62)[复位 = 80h]
          67. 7.6.1.1.67 CH8_CFG4 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x63)[复位 = 0h]
          68. 7.6.1.1.68 DSP_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x6B)[复位 = 1h]
          69. 7.6.1.1.69 DSP_CFG1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x6C)[复位 = 40h]
          70. 7.6.1.1.70 DRE_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x6D)[复位 = 7Bh]
          71. 7.6.1.1.71 AGC_CFG0 寄存器(页面 = 0x00,地址= 0x70)[复位 = E7h]
          72. 7.6.1.1.72 IN_CH_EN 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x73)[复位 = F0h]
          73. 7.6.1.1.73 ASI_OUT_CH_EN 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x74)[复位 = 0h]
          74. 7.6.1.1.74 PWR_CFG 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x75)[复位 = 0h]
          75. 7.6.1.1.75 DEV_STS0 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x76)[复位 = 0h]
          76. 7.6.1.1.76 DEV_STS1 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x77)[复位 = 80h]
          77. 7.6.1.1.77 I2C_CKSUM 寄存器(页面 = 0x00,地址 = 0x7E)[复位 = 00h]
      2. 7.6.2 可编程系数寄存器
        1. 7.6.2.1 可编程系数寄存器:页面 = 0x02
        2. 7.6.2.2 可编程系数寄存器:页面 = 0x03
        3. 7.6.2.3 可编程系数寄存器:页面 = 0x04
  9. 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 四通道模拟麦克风录音
        1. 8.2.1.1 设计要求
        2. 8.2.1.2 详细设计过程
          1. 8.2.1.2.1 EVM 设置的器件寄存器配置脚本示例
        3. 8.2.1.3 应用曲线
      2. 8.2.2 八通道数字 PDM 麦克风录音
        1. 8.2.2.1 设计要求
        2. 8.2.2.2 详细设计过程
          1. 8.2.2.2.1 EVM 设置的器件寄存器配置脚本示例
    3. 8.3 应做事项和禁止事项
      1. 8.3.1 186
  10. 电源相关建议
  11. 10布局
    1. 10.1 布局指南
    2. 10.2 布局示例
  12. 11器件和文档支持
    1. 11.1 文档支持
      1. 11.1.1 相关文档
    2. 11.2 接收文档更新通知
    3. 11.3 支持资源
    4. 11.4 商标
    5. 11.5 静电放电警告
    6. 11.6 术语表
  13. 12修订历史记录
  14. 13机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

详细设计过程

本节介绍了为此特定应用配置 PCM5140-Q1 的必要步骤。以下步骤提供了从器件上电到从器件读取数据或从一种工作模式转换到另一种工作模式之间必须执行的一系列项。

  1. 为器件通电:
    1. 为 IOVDD 和 AVDD 电源上电,将 SHDNZ 引脚电压保持为低电平
    2. 器件现在进入硬件关断模式(超低功耗模式 < 1µA)
  2. 从硬件关断模式转换到睡眠模式(或软件关断模式):
    1. 仅当 IOVDD 和 AVDD 电源稳定至稳态工作电压时才释放 SHDNZ
    2. 等待至少 1ms,让器件初始化内部寄存器
    3. 器件现在进入睡眠模式(低功耗模式 < 10µA)
  3. 每次录音操作需要时,从睡眠模式转换到工作模式:
    1. 通过写入 P0_R2 以禁用睡眠模式来唤醒器件
    2. 等待至少 1ms,让器件完成内部唤醒序列
    3. 根据需要覆盖默认配置寄存器或可编程系数值(这一步是可选操作)
    4. 通过写入 P0_R115 来启用所有需要的输入通道
    5. 通过写入 P0_R116 来启用所有需要的音频串行接口输出通道
    6. 通过写入 P0_R117 来为 ADC、MICBIAS 和 PLL 上电
    7. 施加具有所需输出采样速率和 BCLK 与 FSYNC 之比的 FSYNC 和 BCLK

      该特定步骤可以在步骤 a 后序列的任意时间点完成。

      有关支持的采样速率和 BCLK 与 FSYNC 之比,请参阅节 7.3.2 一节。

    8. 器件录音数据现在通过 TDM 音频串行数据总线发送到主机处理器
  4. 根据系统的低功耗运行要求,从工作模式(再次)转换到睡眠模式:
    1. 通过写入 P0_R2 以启用睡眠模式来进入睡眠模式
    2. 等待至少 6ms(FSYNC = 48kHz 时),让音量下降并让所有模块断电
    3. 读取 P0_R119 以检查器件关断和睡眠模式状态
    4. 如果器件 P0_R119_D7 状态位为 1'b1,则停止系统中的 FSYNC 和 BCLK
    5. 器件现在进入睡眠模式(低功耗模式 < 10µA)并保留所有寄存器值
  5. 根据录音操作需要,从睡眠模式(再次)转换到工作模式:
    1. 通过写入 P0_R2 以禁用睡眠模式来唤醒器件
    2. 等待至少 1ms,让器件完成内部唤醒序列
    3. 施加具有所需输出采样速率和 BCLK 与 FSYNC 之比的 FSYNC 和 BCLK
    4. 器件录音数据现在通过 TDM 音频串行数据总线发送到主机处理器
  6. 根据模式转换要求,重复步骤 4 和步骤 5
  7. 将 SHDNZ 引脚置为低电平可随时(再次)进入硬件关断模式
  8. 按照步骤 2 继续操作可(再次)退出硬件关断模式