PCM5122芯片的一个问题

在基于TI的PCM5122高性能音频DAC进行电路设计时，严格按照官方应用文档（如图75所示）推荐的设计参数通常是工程师的首选。然而，在实际调试过程中，我们发现了一个与输出滤波器电容取值相关的异常现象：当使用推荐的小容量电容时，高频正弦波输出会出现显著失真。

​​问题：2.2nF电容下的异常波形​​

根据TI官方文档（图75）的建议，我们在PCM5122的单端输出端与地之间，接入一个RC滤波网络，其中电容的推荐值典型为2.2nF。

• ​​测试条件：​​ 输入一个15kHz的正弦波数字信号。

• ​​观测结果：​​ 如图1所示，输出波形出现了严重的失真。该波形不再是光滑的正弦曲线，而是呈现出明显的削顶和平顶特征。示波器通道设置用10X的读数，得到的VPP/10既是真实的读数，实际输出约5.8Vpp，测得的频率正确，但波形质量完全不可接受。

图1

• ​​初步判断：​​ 这种波形暗示PCM5122内部的DAC线路实现的电压变化并不线性。

​​解决方案与权衡：换用22nF电容​​

为了解决这个失真问题，我们尝试大幅增大输出滤波电容的容值，将其从2.2nF更换为22nF。

• ​​测试条件：​​ 保持输入信号为15kHz正弦波不变。

• ​​观测结果：​​ 如图2和图3所示，波形得到了​​戏剧性的改善​​。输出恢复为非常平滑、规整的正弦波。

图2

图3

• ​​带来的代价：​​ 性能的改善并非没有牺牲。对比图1与图2/3的电压标度，可以明确看出​​输出电压幅度出现了显著下降​​，降低到了4.2Vpp，而且输出的正弦波也并非完全的符合波形，上升沿能看到明显的扭曲，如果换成更大的电容，比如47nf，100nf，能显著的改善波形，但是输出电压会降低到无法接受的程度。