电路笔记(元器件)：PCM5102、PCM510xA I2S音频协议 DAC芯片 PCM5102模块与接线说明

PCM5102A 具有 32 位 384kHz PCM 接口的 2VRMS DirectPath™、112dB 音频立体声 DAC

• PCM5102（升级版 PCM5102A）是一款高性能、低功耗的 立体声音频数字-模拟转换器（DAC），由 Texas Instruments（TI）出品，广泛用于音频播放系统、嵌入式设备、无线音响等领域。
  • PCM5102 可接收 I2S 数字音频信号，支持 16 / 24 / 32 位 数据宽度。
  • 采样率支持从 8kHz 到高达 384kHz，远高于一般音频 DAC（44.1kHz / 48kHz），适用于高保真（Hi-Fi）场景。

特性	参数
音频输入接口	I2S（串行音频接口）
采样率支持	8 kHz 到 384 kHz（取决于主机发送的音频流）
输出通道	双通道（立体声）
分辨率（位深）	16、24、32 位
信噪比 (SNR)	高达 112 dB
总谐波失真 (THD+N)	-93 dB（典型值）
输出类型	模拟电压输出（可直接接功放或耳放）
电源电压	通常 3.3V（也支持 5V 模块）
接口兼容性	与 ESP32/ESP32-S3、树莓派、STM32 的 I2S 接口兼容

工作原理

PCM5102 的主要功能是把 数字音频信号（I2S） 转换为 模拟音频信号（立体声 LINE OUT）。它的工作流程如下：

[I2S 音频数据] → [数字滤波器] → [噪声整形模块（ΔΣ调制器）]→ [DAC 单元] → [内部模拟低通滤波器] → [LINE OUT]

• I2S 接口：接收来自 MCU的音频数据流。
• 数字滤波 + 噪声整形（Noise Shaping）：进行过采样、抖动处理，保证精度。
• ΔΣ（Delta-Sigma）DAC 核心：将处理后的数字信号转换为模拟电压。
• 模拟滤波器：去除高频噪声，输出干净的 LINE OUT 模拟音频。

• PCM5102 是专门优化为「音频播放」用途，不能当作通用 DAC 用：

  • 只能接收 I2S 音频协议（它不接受 SPI/PWM/并行数字）

  • 内部滤波和去 DC 偏移设计，导致输出不适合作为 DC 电平控制用途

  • 输出有固定 AC 耦合、采样率限制，不适合低速或稳态电压控制

PCM510xA特性说明

• 与老款 DAC 相比，PCM5102 在频率 100 kHz~3 MHz 区域的 杂波（out-of-band noise）低了约 20 dB，意味着它对下游功放或音频处理器产生的电磁干扰更小。EMI 更低、信号更纯净，更适合高要求音频场景。

• 芯片内部有电源掉电或时钟异常检测机制，避免掉电杂音、爆音等“咚”声，提升系统稳定性和听感质量。：

  • 检测异常时会 自动降低音量；
  • 若异常持续，会 关闭模拟输出（硬静音）。

• 简化电路接线、降低 EMI、兼容更广系统：

  • 传统 DAC 通常要求 主时钟 MCLK（Master Clock）。
  • PCM5102 内部集成 PLL（锁相环），可在 仅使用 BCK、LRCK、DATA 三根 I2S 信号线时自动生成内部主时钟。

• LINE OUT 输出

  • 非POWER OUT,不建议直接驱动喇叭（驱动能力不足，会失真）

PCM5102模块

• 在电子市场或网上，你通常能买到封装好的模块：
  
• 我在淘宝上买的￥8.34，这个$104的怎么回事？
  
  
• 亚马逊上三个售价13.88美元：
  

接线说明

PCM5102 引脚名	全称/功能	作用说明	ESP32 连接说明（你的代码）
SCK	System Clock (可选)	系统主时钟，PCM5102不需要外部SCK时钟（内部PLL会自动生成）。常接GND。	直接连接 GND 或不连接
BCK	Bit Clock (I2S SCK)	每个音频位的时钟信号，I2S 的基础同步信号之一。	连接到 ESP32 的 GPIO9
DIN	Data In	音频数据输入（来自 ESP32 的 I2S SD）	连接到 ESP32 的 GPIO11
LCK	Left/Right Clock (WS)	指示左右声道（Word Select），也称 LRCK 或 WS。	连接到 ESP32 的 GPIO10
GND	Ground	接地	连接到 ESP32 的 GND
VIN	Power Input	电源输入，一般为 3.3V 或 5V（取决于模块，推荐 3.3V 保守使用）	连接到 ESP32 的 3.3V

• 代码实现

CG

• PCM510xA具有 PLL 和32 位、384kHzPCM 接口的2.1VRMS、
  112/106/100dB 音频立体声 DAC