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

+ w6 S5 Z! u) S8 c) }( e1 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。

9 k% n+ |5 W1 i5 W) J  _, \　　2 主要功能与特点

# w; D0 q. @& y! S　　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:
　　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。

' b! c$ y' P: E, G, }0 v　　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。
- p9 j$ C4 T$ L' V3 C8 C
　　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。
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　　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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2 N( {" k9 u! p8 m( M　　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。
　　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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- [  {/ n9 x5 @% n　　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：
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　　(1)ATYN6-ATTNO

　　当B7为"0"时，B0-B6可用于设定衰减数据。衰减值(ATF)为：
' D% y8 M1 n# n/ ^. G+ G4 Q" |
　　ATT=DATA-121
/ e8 Q. }5 f2 ], H' @1 y
　　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)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。

% K$ b  G  I9 t　　(3)MUTE
5 y% z9 m7 I9 v# v1 ?: R3 b1 U
( h) \6 l. e8 M1 c6 o　　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 R" x+ [; T: g1 k; \3 w0 }　　(4)F0、F1和F2
1 g5 P1 g3 P' B7 K0 m' a' ^/ n4 k
  B" l% Z: J5 b& F　　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。

" R$ m$ K& c* R2 ]( y
3 J% L6 P. T4 ~4 \0 d　　(5)lIST
　　当复位端lIST为"厂时，复位接通，当RST为"0"时，复位截止。

9 p2 o4 Q+ Y  @! I$ z7 ?　　(6)TRST

6 C4 }: o' L" b# ~! Q( y$ Y$ l. c　　当TRST为"厂时，数据总线接通；当TRST为"0"时，数据总线设置关闭。
6 n9 p" [1 R! a/ z8 D! {
　　(7)MUTY2-MUTF0
, l( |. f2 s/ M& z/ p: D  ^: h- G
　　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。

　　3 主要参数
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　　NJU8721的主要参数据指标如下：
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　　电源电压VDD：3~3．6V；

　　驱动电压VDDL／VDDR:VDD~5．25V；

1 B( w. J' M4 P/ _, T" Z1 F　　电源电流IDD：9mA(无载和无信输入时典型值);
9 w1 _$ r1 K! l' Z9 S
) ^' P# ~- r$ o1 S* S8 ^4 M　　待机电流IST:小于10μA;
$ B+ B5 a  O/ d
　　输入电压范围：VIN=0．7VDD-VDD；VIL=0~0.3VDD；

3 @; I: s. q2 |　　效率大于80％；

- Q* W, ]2 O6 Y, X+ L; y# h　　输出THD小于0．1％(RL=16Ω，Vo=-6dB);
$ p9 B/ e+ c4 x* Y; L  h$ z1 ]
　　输出功率：P01=48mW+48mW(RL=16Ω,V0=0dB)，P02：80mW+80mW(V0=0dB，RL=8Ω)；

" V/ @+ u' ^0 M# i# m　　信噪比：S／N≥80dB；
3 B( a7 ?" g8 }  J1 G7 o7 h# H, ^/ c
) C5 c2 ^+ m6 Z6 Z6 S2 A% a1 X　　通带响应：PR≤±1dB(20Hz~20kHz)；

( Q$ @- U) [! i. i　　工作温度范围：-40~+85C。
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　　4 典型应用

　　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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