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发表于 2006-7-19
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数字音频D类耳机放大器芯片NJU8721及其应用
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( l+ G" [+ T) H( T+ }( J0 I) Z1 概述
% ]1 G7 T0 C7 T3 t+ J' G 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。! K" J7 C( _+ {" {( d8 G
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2 主要功能与特点$ d0 q9 u9 [, q; @; t
0 K& e& C% s# a9 q& f 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。
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NJU8721采用CMOS20脚SSOP封装。其主要功能特点如下:6 M5 X3 E& O/ |6 q3 F% X
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。
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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。
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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。) {2 o% v! S) C; P4 V( J7 s" u. A
% S. o, S* Y# `. o6 n 通过脚MODE(9脚)可选择控制模式，具体方法如表1所列。& C3 c* f2 l, ?( e2 [0 B
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8 M: L [) N% Z: A: z N) L 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。
; F( i1 a% g: b3 h: K: P, } 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。
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2 O2 L' d, c4 S! ~' C
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：7 f+ u: m' R" b: _' k. t+ L
1 h% L$ f- o2 Z) }: K8 [+ U
(1)ATYN6-ATTNO, D6 o7 @0 ]2 _$ D T) j
+ l; v% s; `" Q( D- w& Z# L3 T0 n 当B7为"0"时，B0-B6可用于设定衰减数据。衰减值(ATF)为：
* u( S1 g7 N1 q/ |! F, Y* Q, Y/ j; m6 r( K% A
ATT=DATA-1216 M$ L2 B" P8 ^
$ M0 Y# q, v9 }& K% s5 ^
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)。& }, e" W6 z8 O$ [' D: s% M* Y
# e# @# k' g" F0 \7 B
(2)DEMP0和DEMPl
0 [. V- ?, Q, X0 u4 L2 }. J, R7 V5 L' M1 k6 n$ e
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。2 ?4 n! }. }* c9 D8 Q5 y# d
$ N) G; v# c( i5 X; g$ ]7 J1 m" t5 S (3)MUTE
- V7 r ]( _/ }+ `- ~: ~& Z
+ Q3 F& T4 q! l% F* m" Q7 T U A 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。$ N% {4 S0 I" R, K, Y
, W0 \ _' c3 \6 T$ @
(4)F0、F1和F2
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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。
# p0 M7 Y9 B6 T2 _" C
+ r- ]* q) E$ J: s" c. E7 w1 ?
5 ^, N0 t- o, Y# g- f# o
(5)lIST
9 X0 F) }) B. c0 \& C% r 当复位端lIST为"厂时，复位接通，当RST为"0"时，复位截止。/ X8 g. T, A# l; s* Z% e
4 y8 \+ ~/ i0 Q9 N# e8 z, F0 c (6)TRST" b$ U8 {# R: \
% E" F) i% g' E7 G1 e 当TRST为"厂时，数据总线接通；当TRST为"0"时，数据总线设置关闭。& p( t6 T" L0 b! k( I P5 v
' { n+ K+ E7 d( Y) p# p
(7)MUTY2-MUTF0) t+ A; m8 ~6 h: ~+ T' u
- a$ O5 K6 T0 N" ?9 n 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。8 d9 c% C' o. @; S
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3 主要参数
8 |2 Y* `2 ^7 T/ u9 f+ Q# \ L6 [9 d$ T* l8 p
NJU8721的主要参数据指标如下：: }" F1 q T7 E4 {# b
2 m2 p# L3 N& x$ ^# A 电源电压VDD：3~3．6V；+ E" }+ R; |7 g
- X9 `2 o: i. m5 j 驱动电压VDDL／VDDR:VDD~5．25V；+ U1 J" Y# G' U9 Y# U4 v
5 `' M. \6 S7 ^; B 电源电流IDD：9mA(无载和无信输入时典型值);; j w8 m3 t) a2 w- s9 M
. K* w6 N! {6 l) g; p4 B6 o 待机电流IST:小于10μA;) ~" g, S x/ R t
9 A* ^1 I9 F& p' y 输入电压范围：VIN=0．7VDD-VDD；VIL=0~0.3VDD；: S Y# d1 x: _/ F, I6 o
/ c" o. | p3 y 效率大于80％；
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输出THD小于0．1％(RL=16Ω，Vo=-6dB);
9 z4 I0 o; z7 T7 p/ I3 W/ ]0 q% g
9 e: y5 S3 z- D; a3 E 输出功率：P01=48mW+48mW(RL=16Ω,V0=0dB)，P02：80mW+80mW(V0=0dB，RL=8Ω)；9 D- H1 J! @7 W
6 P7 V/ m: i! y) N4 f
信噪比：S／N≥80dB；
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通带响应：PR≤±1dB(20Hz~20kHz)；
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. j# Z/ U3 ?4 w% L2 G& ~ 工作温度范围：-40~+85C。
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4 典型应用
6 Z7 l" [$ c* t5 Y% v! B% D. W0 z a$ F1 b# f% M
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。* S- w: i' H0 T, Z0 g0 j: }* B0 p
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