ZHCSUA9 December   2023 PCM6140-Q1

ADVANCE INFORMATION  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较表
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 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. 7 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
        1. 7.3.3.1 共模容差选择
      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 或 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 或 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 运行
          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. 8 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 该做什么和不该做什么
      1. 8.3.1 187
  10. 9 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

7.3.7 动态范围增强器 (DRE)

该器件集成了具有 120dB 动态范围性能的超低噪声前端 PGA 和具有 108dB 动态范围的低噪声、低失真、多位 Δ-Σ ADC。动态范围增强器 (DRE) 是一种数字辅助算法，用于提高整体通道性能。DRE 可以监控输入信号幅度，并相应地自动调整内部 PGA 增益。DRE 可实现高达 120dB 的完整通道动态范围。在系统级别，DRE 方案能够在非常安静的环境中实现远场高保真音频信号录制，并在嘈杂的环境中实现低失真录制。

该算法以超低的延迟实现，所有信号链块的设计都旨在尽可能减少动态增益调制可能产生的任何音频失真。此外，主机可以通过为 DRE_LVL[3:0]、P0_R109[7:4] 寄存器位设置适当的值来配置触发 DRE 的目标信号阈值电平。DRE_LVL 默认电平设置为 –54dB，TI 建议将 DRE_LVL 值设置为低于 –30dB，以尽可能地发挥 DRE 在实际应用中的优势并尽量减少任何可闻失真。表 7-45 列出了 DRE_LVL 配置设置。

表 7-45 DRE 触发阈值电平可编程设置
P0_R109_D[7:4]：DRE_LVL[3:0]DRE 触发阈值电平
0000DRE 触发阈值是 -12dB 输入信号电平
0001DRE 触发阈值是 -18dB 输入信号电平
0010DRE 触发阈值是 -24dB 输入信号电平
……
0111（默认值）DRE 触发阈值是 -54dB 输入信号电平
……
1001DRE 触发阈值是 -66dB 输入信号电平
1010 至 1111保留（不使用这些设置）

DRE 增益范围可以通过使用 DRE_MAXGAIN[3:0、P0_R109[3:0] 寄存器位进行动态调制。DRE_MAXGAIN 默认值设置为 24dB，建议将 DRE_MAXGAIN 值设置为低于 24dB，以尽可能地发挥 DRE 在实际应用中的优势并尽量减少任何可闻失真。表 7-46 列出了 DRE_MAXGAIN 配置设置。

表 7-46 DRE 最大增益可编程设置
P0_R109_D[3:0]：DRE_MAXGAIN[3:0]允许的 DRE 最大增益
0000允许的 DRE 最大增益为 2dB
0001允许的 DRE 最大增益为 4dB
0010允许的 DRE 最大增益为 6dB
……
1011（默认值）允许的 DRE 最大增益为 24dB
……
1110允许的 DRE 最大增益为 30dB
1111保留（不使用该设置）

为了实现出色的动态范围性能，只有采用交流耦合输入的模拟麦克风录音通道支持 DRE 方案。可以使用 CH1_DREEN (P0_R60_D0)、CH2_DREEN (P0_R65_D0)、CH3_DREEN (P0_R70_D0) 和 CH4_DREEN (P0_R75_D0) 寄存器位为每个通道独立启用或禁用 DRE 方案。对于直流耦合输入，DRE 方案可以与受限的 DRE_MAXGAIN 一起使用，具体取决于直流差分输入共模失调电压。

由于信号处理量增加，启用 DRE 进行处理会增加器件的功耗。因此，在低功耗关键型应用中应禁用 DRE。此外，大于 192kHz的输出采样速率不支持 DRE。