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数字音频D类耳机放大器芯片NJU8721及其应用
. J% x* y- u; s9 q& ]7 U( ^8 Y M2 [% }, J
1 概述
5 I. M3 K2 E- V m' H$ I5 { 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。
' K2 ?6 P ^- T! S" f
. ?4 ?6 N7 H! S* T' t% c 2 主要功能与特点, z) J! x6 Z% z$ w5 K/ [- i
3 t' k# p! ?( ]7 X; @0 M 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。5 H7 S4 }* |/ I4 p) O( `
% n' n2 ]4 j, b: w( { a: K* y- [. Y0 o3 s4 D& u j4 i5 [+ U
NJU8721采用CMOS20脚SSOP封装。其主要功能特点如下:: u) H: x. h2 Z0 f& i
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。
, U9 _1 r" d/ z$ _/ l+ B* c$ X# L
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。! i, W. P) ^ m& P, M6 B* x
! F7 F( q* y3 [2 l1 Q9 r 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。
! s% Y0 E- h! g" c' I. {7 E% t; n8 C, L: z/ k
通过脚MODE(9脚)可选择控制模式，具体方法如表1所列。9 q0 e/ k' D. L- E
, l/ j( b! @3 _- ~! @/ Q
( j6 [+ i$ p3 F1 S7 S0 s8 a# Y
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 t" Z* W X0 e! r 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。: e+ f" G# r9 c9 q2 g# F" ~
; @3 c( a8 _$ a( p7 f7 Q
9 o4 y. i W6 b6 W& l 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：
. [# E0 Y1 C/ L7 q- b" H' S# N9 i, ~, I( p+ ~6 T& c
(1)ATYN6-ATTNO
4 E3 i! o" V5 y* C0 h0 y9 l) }3 e
当B7为"0"时，B0-B6可用于设定衰减数据。衰减值(ATF)为：" N/ Y/ L" }2 U* {9 |
% ?% z4 \9 e8 l" G# P* [/ V B
ATT=DATA-121
7 v" p, \2 A& `, b8 ~% u! F7 K( m0 w0 `2 k5 v, A5 g. L
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)。
2 w* e4 L* O( L ~% [5 F# J8 |1 Y) P0 ~! J$ p! |$ z
(2)DEMP0和DEMPl7 G- P% r: F5 @8 _
" }1 p4 m M! L0 T' W) Q6 a
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。9 B, B+ O7 f) q1 v* V* U
8 M" ]! b7 ^" w5 B- {
(3)MUTE/ q2 C' Q: Z) p: a$ B
* |4 Q9 P* w" y/ E. F 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。6 Y) j4 L" h b- K) G
+ k& l2 t+ p( U+ K
(4)F0、F1和F2
. r& X% t$ _4 u, S& C
! I, E& ] r! M Y 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。
1 n$ B; {* q; q& K0 O% V
$ P8 n% @& V" n8 O1 {! t, g6 j T9 k' A) W0 g: o' {5 @1 g
(5)lIST! o9 A$ q) q$ C# n, n) t
当复位端lIST为"厂时，复位接通，当RST为"0"时，复位截止。0 r8 [$ W5 ^6 `6 ^ M
0 \) {4 ?6 }/ s
(6)TRST7 C/ h8 B; Z5 b1 ]/ r+ n: g
6 s8 p/ e5 B# i/ g0 B 当TRST为"厂时，数据总线接通；当TRST为"0"时，数据总线设置关闭。
1 [6 G3 J2 Z! _: Q
9 Y3 b5 y, W9 ^8 V (7)MUTY2-MUTF0
, z9 u- c* H# k$ ?% C: Y: q* U' T3 V
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。
+ P) m% Y/ M, w* e
) O0 L3 s0 E3 ~! h 3 主要参数
# m- s1 W8 P! C( i* ~$ |! s+ K- o
NJU8721的主要参数据指标如下：
5 g( s6 b) N) I* ?0 ?( V& x
" w4 Z) T2 c) b1 G/ U 电源电压VDD：3~3．6V；" R, o3 X0 K" [1 w/ ~
7 ^4 `% M" g2 V5 M3 O: e! D
驱动电压VDDL／VDDR:VDD~5．25V；. M+ A% q+ I$ h3 h
* v# [$ I7 ~+ q0 W0 N6 M 电源电流IDD：9mA(无载和无信输入时典型值);
' @# n, T9 v0 B" F' L( ~' }& }+ G3 O) z8 |; ` v8 s/ t+ l1 ^* @
待机电流IST:小于10μA;7 a3 L- Q3 X$ y) N1 P* Z
* H' C2 [! e: T! }; n 输入电压范围：VIN=0．7VDD-VDD；VIL=0~0.3VDD； @8 h5 C' }9 x, x
+ z" A: C( M5 l/ ? 效率大于80％；# x3 s6 o4 O, @4 I. T9 ~* P
7 y2 ?9 |; u1 R2 w
输出THD小于0．1％(RL=16Ω，Vo=-6dB);
6 {) p8 r+ ~) T3 |/ t4 v" E5 s3 x, l0 s/ L
输出功率：P01=48mW+48mW(RL=16Ω,V0=0dB)，P02：80mW+80mW(V0=0dB，RL=8Ω)；: l. q# r! j. a$ W. Z: a
7 `& J: k3 ?0 l$ [8 O 信噪比：S／N≥80dB；4 o$ Q. D+ p. u$ `) e
4 X4 ?1 z! T7 Y, O- j8 Q7 N
通带响应：PR≤±1dB(20Hz~20kHz)；
; A8 X: z7 ~7 o4 G( M% S3 B6 U! V
4 x2 v& x2 {& P 工作温度范围：-40~+85C。& l `! E* {( c
. p/ z8 s+ I/ h# c- R2 v) `: N2 m
4 典型应用' a" @2 ~6 @; O# A n% x
0 ~7 i* e1 {, |" U8 j8 |: w" R6 M+ y/ n
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。
! P' E" S; S; P' ~9 y
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发表于 2008-2-13 09:02:31
