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数字音频D类耳机放大器芯片NJU8721及其应用
3 _9 t2 B/ n# I; F: V/ O3 _, \' M0 z$ ?8 K8 O+ m8 _
1 概述
1 J8 v. ]: y! C6 [7 r# d% ~ 立体声耳机是一种应用非常广泛的便携式音频装置。新日本无线电(NJR或JRC)公司推出的NJU8721单片IC是一种50mW+50mW的立体声D类数字耳机放大器。该芯片以6阶Δ-E调制为主要特征，且内含数字衰减器、静音和去加重电路。NJU8721的功能是将数字源输人信号转换成PWM信号输出，然后再利用外部LC滤波器将PWM信号转换为模拟信号，从而使耳机发出声响。它是开关型(D类)放大器，最大优点是效率高，因而特别适合于在便携式音频装置中应用。
. q: @8 }5 M" B8 i5 {9 [2 W3 B* [5 d' G" q- H8 l" Y7 W% D, l
2 主要功能与特点% ~5 v2 E& K1 l" u" {# m
8 J% R6 a6 w, y, t: l" D9 _7 t
NJU8721芯片内含上电复位电路、同步电路、串行音频数据接口、控制电路、8f。过采样数字滤波器、6阶32fsΔ-∑与PWM电路以及左／右声道输出级等电路，图1所示是其内部结构框图。- M! ^$ @3 A/ M4 W+ D
+ d+ F9 m7 i* y# z, q6 P. L4 J- l$ f; I
NJU8721采用CMOS20脚SSOP封装。其主要功能特点如下:
" {* ~+ B( K6 I3 E! S; y. p" z 从MCK端输入的256fs时钟可用作系统时钟，音频DAC采样速率fs在28~100kHz之间。
3 V9 b6 V' C/ x7 Z5 Q1 [" J5 C
4 u6 T5 O0 Y- X' ] 内置8fs过采样数字滤波器，对音频数据通过串行功能控制可实现衰减和去加重。& G5 O" y ?' T. |5 |( t
5 [" t# b3 P0 W* w4 U
内部32fs 6th, Δ-∑与PWM可将8fs的过采样数字滤波器音频数据转换成32fs的1位PWM数据。' v# l; D5 u$ D1 x
2 M6 X: R7 X! m# g
通过脚MODE(9脚)可选择控制模式，具体方法如表1所列。# [7 C; ?! m/ q, f9 b. k* y8 E/ l
; ^1 v- P. t- v t
, w, j, ]: _% w9 u) G& T. n( n2 W
串行数字音频数据接口格式可在I2s、对齐的(justified)最高位(MSB)或最低位(LSB)中选择，数据长度为16位或18位。串行音频数据将在位时钟(BCK)信号的上升沿产生，并从IC的DIN端(15脚)输入到内部移位寄存器。到达移位寄存器的数据将在左／右通道输入时钟(LRCK)的上升沿或下降沿被传送。串行音频数据时钟(BCK)、左／右通道输入时钟(LRCK)与主时钟(MCK)同步。
4 O5 U3 E% R' [& n! Y 当控制模式选择在串行控制时，可用控制寄存器设定各种模式。控制数据将从F2／SCK的上升沿引入，同时在Fl／REQ的上升沿被置位并进入控制寄存器。在F1／REQ上升脉冲到来之前，最后8位数据有效。图2为控制寄存器的时序图。
[5 B3 o U; l7 `4 n4 G* f! p: C- b9 i
( t" o$ e2 N; p0 |7 F$ z% h4 Z 表2所列是NJU8721的串行数据格式。现对其中的具体含义介绍如下：
$ T7 l0 K! t/ J7 Y2 y, g2 W8 d* x d$ p0 V' s7 j# X# T8 P
(1)ATYN6-ATTNO
- R! p( C# ], M4 \7 u2 t2 c$ j: D8 J, L/ F
当B7为"0"时，B0-B6可用于设定衰减数据。衰减值(ATF)为：- j' ]. G5 {6 g
: c' F1 ^% F+ } ATT=DATA-121+ @' y6 d$ B) N) R' C( P
" [, c7 N1 j1 Z) d) j
式中：DATA为衰减点的衰减值，式中的单位为dB，该衰减器共设107阶(步)。, H; G0 r/ c% ^. N
' z! ]# B" a+ y' M5 X( D (2)DEMP0和DEMPl- j* B3 F/ U# G
0 Y, z" L6 A0 [7 q. g0 I+ Q% d
DEMP0和DEMPl用于控制去加重开／关和采样频率，具体控制方法如表3所列。" L- {9 N X( ~2 _/ d% P
0 i# v# m" ~2 a* g' f: O
(3)MUTE
1 |) A; r- |# q" x4 Y9 F4 W# [
7 U# S9 C$ b% N+ y! ?+ y( v MUTE用于控制静音操作，当MUTE为0时，静音操作关闭，为1时开通。芯片默认状态为静音关闭。
, c3 v( P# R* i2 i i. G
$ a" |$ p7 D8 O% Z% Q4 W, ` (4)F0、F1和F2
6 X2 I3 y& y( I* K: K. [
) W& r! ?- ]) c F0、F1、F2与FO／DATA、F1／REQ、F2／SCK脚的控制方法相同，其主要作用是选择数字音频接口格式，具体操作如表4所列。$ K6 o/ C+ G/ [2 f# t, o
2 N9 M+ b' r9 |
6 g- k" Z0 V1 f (5)lIST
& D- O* S) h0 }& ` 当复位端lIST为"厂时，复位接通，当RST为"0"时，复位截止。
8 m. i( I& Q6 r1 e
t5 f9 C1 r3 J& L% b/ E+ W+ j. @' b (6)TRST
/ Q: |/ B0 b$ R: D' u ]) \: ?' X2 n
5 h; b: j$ l( J 当TRST为"厂时，数据总线接通；当TRST为"0"时，数据总线设置关闭。9 W4 K, a2 v+ f' o6 p% j
" _7 Z) @# `1 g! t+ b/ \
(7)MUTY2-MUTF0+ k! `4 t& p5 W+ n# N5 s
! G, T" P8 p! `' f% S
MUTF2-MUrlT0用于设定衰减器过渡时间。具体的设定方法如表5所列。: b$ f9 C! ]0 r, p/ U" G
* y4 K" T8 u' ?$ Z
3 主要参数& m% j& R4 y* i$ q. {# g
% `, N$ ]* h! m, y6 @* Q+ U
NJU8721的主要参数据指标如下：
5 r, _- q& Z7 @
' v! s" _/ p7 S8 ? 电源电压VDD：3~3．6V；
f6 \% `& ~9 [
/ S( ]. |( H1 M' O) J 驱动电压VDDL／VDDR:VDD~5．25V；
' s6 _% y! W9 h4 G' g1 S/ n) l( s& W8 ?5 M
电源电流IDD：9mA(无载和无信输入时典型值);, d; V+ Y+ X& `8 |' h: }+ T
# E2 e* y. b; E& R
待机电流IST:小于10μA;6 ~, k# a. b3 ]- ?4 u/ |* w
& R6 T6 Y0 r# [
输入电压范围：VIN=0．7VDD-VDD；VIL=0~0.3VDD；4 }% J, v5 Y: H) H
+ G7 Z4 T; g7 E' G- \1 ^+ v 效率大于80％；
* F9 ]. ]+ y4 q: o, o$ `
, Q9 x3 x+ h( k" X. l1 ~2 Q 输出THD小于0．1％(RL=16Ω，Vo=-6dB);
0 D9 m- ^: ~) ^$ @- h& v
+ v# q; g5 `. F/ n J3 z- V 输出功率：P01=48mW+48mW(RL=16Ω,V0=0dB)，P02：80mW+80mW(V0=0dB，RL=8Ω)；
! B$ N; q8 Y; M+ S0 ~4 K9 [+ u! t% g) x9 K* O6 P$ [* L
信噪比：S／N≥80dB；$ l" M6 f4 R5 ]1 Z7 [
( B" V7 d9 k/ G0 ~ 通带响应：PR≤±1dB(20Hz~20kHz)；
; ~/ D; B9 k6 O, w% [6 c
; K2 ^; y9 ~$ D, h4 s' U 工作温度范围：-40~+85C。
, a% N# n. T' F, |2 c, k4 c7 W$ L- a; N( N( A0 N8 m
4 典型应用
: i) x3 V' h8 H n0 \- J5 b5 a% A: k. Y, P
NJU8721的典型应用电路如图3所示。其中3．3V电源电压加至IC的20脚，开关电压调节器输出的3．3~5．25V的稳定电压分别加到IC的5脚和6脚，从而为输出驱动器电路提供DC偏置。数字音频数据从12脚-15脚输入后，即可通过IC的1脚、9脚、10脚和16-19脚输入模式控制信号。在IC的4脚和7脚上的PWM信号分别经LC滤波器转换后可产生模拟音频信号以驱动两个声道上的16Ω耳机。
2 w. m* |5 x' ^) c0 k5 ~
3 z; E8 ]2 D/ m |
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发表于 2008-2-13 09:02:31
