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
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/ e$ s8 `) B2 \1 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。

6 p2 Q" H6 _: ?, _! B& O% C　　2 主要功能与特点

　　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。


) m+ v- f" q) M4 q1 [0 i; z　　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。

+ @" j" @/ g7 [; p" l' e! ^, h　　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。
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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。
( j( \# Z; C2 ]3 v" j! A0 g! l
: r+ h3 q' ?& _0 Z0 C, Q& q# x
; A- C& v4 Z$ B8 K8 b& ]9 \　　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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$ R! L3 e4 I) A2 \, s
$ o: i7 t9 x( A3 G$ N' C8 R: h　　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：

- e$ M$ i( P  G5 G: j2 {　　(1)ATYN6-ATTNO
' {$ C0 T4 Q9 m
' ~! N7 b: v# m/ `/ S1 G　　当B7为"0"时，B0-B6可用于设定衰减数据。衰减值(ATF)为：

　　ATT=DATA-121
' F$ `1 `5 z* J; F2 J6 b5 W
　　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
" {  r% e  ]9 M$ ]9 ^: L
" w' x/ @* I4 z- G　　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。

( d. E/ \2 A$ W4 [4 j　　(3)MUTE
0 ]" ]: @& J. A8 h: O; @
* w* y1 n& A( w+ g　　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。
) Y2 @5 ^+ F% q1 \2 {- e
$ A) M# D) V& J; p/ g  m　　(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。
$ _- E9 j; H2 [+ K+ q- }

$ E6 c8 D! Q( X0 ]9 @: L# v　　(5)lIST
% N! S5 ?6 L( F+ _+ F　　当复位端lIST为"厂时，复位接通，当RST为"0"时，复位截止。

　　(6)TRST

　　当TRST为"厂时，数据总线接通；当TRST为"0"时，数据总线设置关闭。

$ B5 I0 h+ c- ~8 q& v9 Y　　(7)MUTY2-MUTF0

. U' G5 r4 F& D/ N: e　　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。
: a5 a) P: V7 M8 o- V
　　3 主要参数
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　　NJU8721的主要参数据指标如下：
- j' Y# b" F, R! D- }( }
　　电源电压VDD：3~3．6V；

3 p6 |2 {3 p% P* Y1 C& D　　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);

1 v5 H( s- B- w8 i0 g　　待机电流IST:小于10μA;
& t) S; u' _% K- [. R# D& G
　　输入电压范围：VIN=0．7VDD-VDD；VIL=0~0.3VDD；
. G: T, D/ V0 N# T; `, v
　　效率大于80％；
% G: N9 Z$ x5 R1 V
. a0 N* P# x. m3 f0 [* y0 H　　输出THD小于0．1％(RL=16Ω，Vo=-6dB);
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2 Z0 I9 I/ D9 a# d* u　　输出功率：P01=48mW+48mW(RL=16Ω,V0=0dB)，P02：80mW+80mW(V0=0dB，RL=8Ω)；

' S3 f9 R! ^* z9 ]9 X- S. R" s( h5 P　　信噪比：S／N≥80dB；

　　通带响应：PR≤±1dB(20Hz~20kHz)；

　　工作温度范围：-40~+85C。

　　4 典型应用

0 X9 A- G! Z: K( ?1 r2 |( A　　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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