数字音频D类耳机放大器芯片NJU8721及其应用

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数字音频D类耳机放大器芯片NJU8721及其应用

( T, `8 E+ y" T( A1 概述
　　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。
5 y, R9 i/ n+ A$ y( Z6 q- _
- {5 Z# H3 [8 z  z　　2 主要功能与特点

& s- O9 k1 X* 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。


　　NJU8721采用CMOS20脚SSOP封装。其主要功能特点如下:
　　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。
/ L8 P$ l% Q* d
　　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。

　　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。

/ o' o' V2 J0 _5 ?; N5 C　　通过脚MODE(9脚)可选择控制模式，具体方法如表1所列。
3 Z, T5 f" L( J0 _2 ?9 y; u; U
6 O7 M5 u6 E- Z
  ]" Z5 I* e8 d/ p& S　　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。
+ ?8 M8 v2 t7 m3 w' P# I　　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。


　　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：

　　(1)ATYN6-ATTNO

　　当B7为"0"时，B0-B6可用于设定衰减数据。衰减值(ATF)为：
$ \; t/ z9 h6 {& v
1 g, |' C8 h/ X( f% i: X8 F( L' ]　　ATT=DATA-121

　　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! q; s4 |& s, |% d& b# V3 L
& e: Y6 b% w3 m6 |* b; P& m　　(2)DEMP0和DEMPl

　　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。

5 g5 n1 X: {+ x/ V/ U+ t　　(3)MUTE

　　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。

1 I* O" {# E) L- j$ M2 t0 \　　(4)F0、F1和F2

　　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。


　　(5)lIST
5 e. L5 Y; G' C! {　　当复位端lIST为"厂时，复位接通，当RST为"0"时，复位截止。

　　(6)TRST

" v/ }4 K7 c1 V　　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- @- s1 [0 u& B　　(7)MUTY2-MUTF0
# V1 Y# T/ ?$ b; b  [3 P2 w
　　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。

% {0 ]7 h: F3 q" U　　3 主要参数
* a& F- z' Z; [+ v7 `. {. Z
　　NJU8721的主要参数据指标如下：

　　电源电压VDD：3~3．6V；

: o2 z" Q: S8 f, b5 m2 x　　驱动电压VDDL／VDDR:VDD~5．25V；

　　电源电流IDD：9mA(无载和无信输入时典型值);
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$ ~% J; n: W2 M* B　　待机电流IST:小于10μA;

　　输入电压范围：VIN=0．7VDD-VDD；VIL=0~0.3VDD；
$ o: m$ q* D/ \7 I4 Y' O
　　效率大于80％；
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　　输出THD小于0．1％(RL=16Ω，Vo=-6dB);

　　输出功率：P01=48mW+48mW(RL=16Ω,V0=0dB)，P02：80mW+80mW(V0=0dB，RL=8Ω)；

; _8 l2 {5 R3 l: K/ p/ \) ?　　信噪比：S／N≥80dB；

　　通带响应：PR≤±1dB(20Hz~20kHz)；
2 f1 o: P/ B! A* @
2 n4 Z/ I5 ^& W! }　　工作温度范围：-40~+85C。
! m& C+ l2 }9 j1 z: P+ \8 [2 B
　　4 典型应用
) g4 o  D# c4 B
+ x& A* L: i' o6 {; J/ ^　　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。
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