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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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1 概述. b2 `4 `0 c( J! N
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。& D$ g3 t% n& Z" A2 C# E1 V4 x% K$ x
; r+ W4 [2 B1 B6 L$ m 2 主要功能与特点
0 R) C7 z1 s: T5 Y5 W: \* P ? 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。1 d# V3 L1 q9 Y9 Z0 u G
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1 E7 C' ]2 c0 e$ R9 V T
NJU8721采用CMOS20脚SSOP封装。其主要功能特点如下:# p, {" ?$ k3 {4 T, Q# g& [) m
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。4 b( N0 @& Z" T1 p+ G
8 ^. Q8 u0 a* D& F6 v 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。6 a q4 t1 r6 V; E2 ]
5 s& u5 P b2 x 通过脚MODE(9脚)可选择控制模式，具体方法如表1所列。
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0 M: V+ f6 P8 ^! p3 Z# N( p, O) ?% R, @( C
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。
( z3 ~1 V5 n* B4 }& ]- | 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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1 y. x+ g- {2 U) I [
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：) d6 w& h) ]* [: s9 n, e9 \6 }
, H$ \) D* @% O1 }8 T
(1)ATYN6-ATTNO# F d; _) J N0 n5 O6 K) M
: q6 E) T6 t% k2 N9 c6 ~ 当B7为"0"时，B0-B6可用于设定衰减数据。衰减值(ATF)为：4 a" o. ~7 W# T4 ~3 x& ^, A0 \
# B% |) U) J5 f6 o; _4 I% v ATT=DATA-121( g S5 J5 A* y; _$ a
" e! z$ P9 v/ I! ~- H# l1 e& y& h" E
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)。
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(2)DEMP0和DEMPl, ^2 E! r7 J# T, z! }/ `8 w6 l+ }! l
1 S5 t2 d9 I: }! r9 w: e2 j
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。
* V7 a/ Q8 s) c7 y5 v+ Y1 N+ {5 Z6 B4 y& a( r
(3)MUTE6 J9 _/ i. C% R9 ~: X5 g# h
7 X) |' d1 x! q( V2 Y1 `
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。
: W4 K5 |- P3 k* f
" D: v" |& I4 {, {6 W (4)F0、F1和F2
5 N* k {7 b' F( a9 P
M# l4 o1 U$ L 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。0 O! N9 ~: g& w
& E+ |/ ~. f3 k4 `3 V
4 ?$ i6 r u& ?/ b (5)lIST" P" v( m9 S1 [8 H! q: E
当复位端lIST为"厂时，复位接通，当RST为"0"时，复位截止。* C3 b/ c) i+ ~3 f" W0 ?( c
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(6)TRST
( v6 ~: r! ~& F- T- [( i& ?* x @ x4 t* ~$ s/ \6 v- O
当TRST为"厂时，数据总线接通；当TRST为"0"时，数据总线设置关闭。
! U) Y m3 U- S
8 Q6 v& ~* v1 `6 T" k (7)MUTY2-MUTF0
7 b( S, E) B3 l) R% c, k) m8 X: `7 f5 n% U* X1 Z
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。
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0 _8 \$ W1 o3 L F; {( b' M 3 主要参数
3 B0 q7 P& T( h! w5 r
: r+ g$ u' }0 V; p- { NJU8721的主要参数据指标如下：
D6 y! B: a5 E+ Q( Z- m$ W: L3 k# y. o7 z& z0 [
电源电压VDD：3~3．6V；
) ^- z0 k* v3 B7 o' q* r' c4 B
n7 ?4 v* ~- k 驱动电压VDDL／VDDR:VDD~5．25V；$ Z. k0 B& x/ @& a# w5 n; t
) G. S; _% F% n1 N# z# X( m
电源电流IDD：9mA(无载和无信输入时典型值);
3 E8 v% ?- A# U9 A
+ ?+ b! M2 b3 q% ~* _$ E) ?0 ` 待机电流IST:小于10μA;( m9 b! J. s7 q# G6 U; J
c0 l H8 ~/ ~4 X 输入电压范围：VIN=0．7VDD-VDD；VIL=0~0.3VDD；! v) c7 [ L4 d8 e4 R
' Z5 C3 K9 k- \5 X 效率大于80％；5 N4 L1 P0 K% i. S
& b. I; J( O) B- T/ G9 @
输出THD小于0．1％(RL=16Ω，Vo=-6dB);2 c, I B! |* w. G0 F
/ D) `( [, A0 W% {2 w8 {3 T 输出功率：P01=48mW+48mW(RL=16Ω,V0=0dB)，P02：80mW+80mW(V0=0dB，RL=8Ω)；
' {; [ u* K% ~' c2 A2 s; N' _* W! P9 v; ^4 o6 A& Y7 S
信噪比：S／N≥80dB；2 V5 a5 {( x! B3 f6 C- I5 n4 }; ]
4 k* d a9 |0 [) U& v+ \
通带响应：PR≤±1dB(20Hz~20kHz)；
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工作温度范围：-40~+85C。' w% L7 R+ u! k, V# c1 {
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4 典型应用 U1 E' [: \4 a& u1 v0 v
0 s& K% x$ L, I 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。5 \+ E. t" Y: `( O0 U
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发表于 2006-7-19 16:21:00