安森美半導(dǎo)體真實(shí)耳機(jī)放大器—NCP2811
NCP2811 是一個(gè)立體聲耳機(jī)放大器，可以為16Ω的負(fù)載提供100mW的輸出，而且THD+N小于0.01%。同時(shí)NCP2811有兩個(gè)版本：NCP2811A是外部可調(diào)增益版本，NCP2811B是固定增益版本。這兩種版本同時(shí)提供µBump 12引腳封裝，芯片的整個(gè)封裝尺寸只有1.5mm×2mm，0.5mm的管腳間距，同時(shí)也提供QFN 3×3的封裝，芯片內(nèi)部集成了Click Noise消除電路，可以有效地抑制Pubclic Noise。
圖1 NCP2811A真接地耳機(jī)放大器原理圖
圖1為NCP2811A的框架原理圖。左上角為產(chǎn)生負(fù)電源的Pop模塊，左邊中間是Pob Clicke消除電路，左下角是外部增益設(shè)置的電路，包括反饋電阻、輸入電阻和輸入電容。右邊為兩個(gè)輸出，采用真實(shí)接地的接法，不需要隔直電容。
NCP2811B與NCP2811A的主要區(qū)別在于它將增益設(shè)置放到了內(nèi)部。芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了反饋電阻和輸入電阻，因此電路的外圍只需要提供輸入電容就可以了。
NCP2811A/B特性
• 真接地耳機(jī)放大器
- 省去2個(gè)外部隔直流(DC blocking)大電容
- 能夠使用4點(diǎn)連接器，麥克風(fēng)和耳機(jī)使用相同接地引腳
• 提供內(nèi)部增益版本(B)或可調(diào)節(jié)增益版本(A)
• 零爆音噪聲電路
• 高PSRR(-100dB)
• 低噪聲放大器(7 µVrms AW)，信噪比(SNR) = 105dB
• CSP-12引腳1.5mm×2mm封裝
NCP2811關(guān)鍵性能測(cè)試
THD+N
首先測(cè)試NCP2811的總諧波失真（THD）和噪聲（N），即THD+N�？梢钥吹�，在5V供電時(shí)，它的最大輸出功率可以達(dá)到110mW，所以它的驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)。同時(shí)它在16Ω的負(fù)載以及32mW的測(cè)試條件下，只有0.015%的THD+N。
PSRR
在電源供電為3.6V時(shí)，在217Hz處其PSRR在-100dB以下。不論是左聲道輸出還是右聲道輸出，它的PSRR都在-100dB以下。
串?dāng)_
在測(cè)試條件為Vbat=3.6V的情況下，可以看到無(wú)論是左聲道對(duì)右聲道，還是右聲道對(duì)左聲道，它的串?dāng)_都在-80dB以下。
輸出對(duì)地保護(hù)
NCP2811器件集成了內(nèi)部短路保護(hù)功能，如果兩個(gè)輸出對(duì)地有短路狀況存在的話，內(nèi)部自動(dòng)會(huì)啟動(dòng)一個(gè)短路保護(hù)，這時(shí)每個(gè)輸出管腳對(duì)地的電流不會(huì)超過(guò)300mA。
NCP2811外部元件的選擇
對(duì)于NCP2811A進(jìn)行增益設(shè)定所需要的電阻包括反饋電阻和輸入電阻，用來(lái)設(shè)定NCP2811A的閉環(huán)增益，建議將閉環(huán)增益設(shè)定在1至10之間，對(duì)于輸入電容來(lái)講，Rin和Cin是作為一個(gè)高通濾波器來(lái)使用的，選擇適當(dāng)?shù)腃in，使Cin和Rin的低通濾波器截止頻率低于20Hz�？砂凑杖缦鹿接�(jì)算：
閉環(huán)增益
輸入電容Fc=1/2πRinCin
對(duì)于NCP2811B，它的內(nèi)部集成輸入電阻是20K，所以按照20K選擇輸入電容。
在電荷泵電容選擇方面，推薦使用低等效串聯(lián)電阻（ESR）的陶瓷電容（建議X7R或X5R）。在負(fù)電壓產(chǎn)生期間，泵電容(又稱飛跨電容)傳遞能量。輸出電容（Cpvm）要大于等于泵電容，最小的最小的泵電容電容 (Cfly)和Cpvm的值是1µF(0402封裝尺寸)。對(duì)于輸入電容，推薦低ESR的陶瓷電容(建議X7R或X5R)，建議最低選擇1µF的電容值。
NCP2811是高性能運(yùn)算放大器，所以驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載時(shí)運(yùn)算變壓器會(huì)變得不太穩(wěn)定。如果在實(shí)際設(shè)計(jì)中需要電容性ESD保護(hù)，建議在NCP2811輸出與ESD保護(hù)之間串聯(lián)一個(gè)10Ω電阻，將電容性負(fù)載效應(yīng)降至最低，如圖2所示。
圖2 輸出端ESD保護(hù)電容
圖3 基本常規(guī)設(shè)計(jì)
耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選型指南
常規(guī)的耳機(jī)放大器是需要隔直電容的，如圖3所示，從左側(cè)看，它需要輸入電容、輸入電阻和反饋電阻來(lái)設(shè)定它的增益和高通截止頻率，同時(shí)它的內(nèi)部也集成了一個(gè)噪聲消除電路，并提供一個(gè)1/2Vbat的偏置電壓。在芯片的右側(cè)有兩個(gè)輸出，通過(guò)隔直電容后接到左右聲道的耳機(jī)上。在電容之前，在芯片上實(shí)際上是有一個(gè)直流偏置的，一般是在1/2VDD上面，但在電容之后，它實(shí)際上是一個(gè)純交流信號(hào)，不會(huì)有直流電平。
圖4所示為一個(gè)基本虛擬接地的設(shè)計(jì)。這種電路也是需要輸入電容、輸入電阻和反饋電阻來(lái)設(shè)定整個(gè)環(huán)路增益以及輸入高通濾波器的截止頻率。同時(shí)它內(nèi)部也需要集成一個(gè)偏置電壓，而且這個(gè)偏置電壓會(huì)提供兩個(gè)管腳接到耳機(jī)的反饋端，耳機(jī)實(shí)際上是接到了OUT_L和OUT_I之間，或者是OUT_R和REF_I之間。此時(shí)在耳機(jī)的兩端都有一個(gè)1/2VDD 的直流電平存在，當(dāng)然，最后抵達(dá)到耳機(jī)的實(shí)際上是一個(gè)交流的音頻信號(hào)，而沒(méi)有一個(gè)直流偏置在上面。
圖4 基本虛擬接地設(shè)計(jì)
圖5 基本的真實(shí)接地設(shè)計(jì)
圖5是一個(gè)基本的真實(shí)接地的耳機(jī)放大器，芯片的最左側(cè)實(shí)際上采用的是差分的輸入，所以會(huì)有四個(gè)輸入引腳，包括四個(gè)輸入電容。內(nèi)部包含一個(gè)多路器，同時(shí)也會(huì)集成一個(gè)負(fù)電源的供電部分，包括在框圖的左下角，有一個(gè)CHARGE PUMP模塊，在芯片的右下角提供了一個(gè)控制接口，芯片中間偏右是兩個(gè)放大器。右側(cè)耳機(jī)的地是接到真實(shí)的大地上，而且OUTL和OUTR的波形完全是以地為參考的，只是一個(gè)純粹的交流信號(hào)，沒(méi)有任何的直流偏置。
從兼容性方面來(lái)講，虛擬接地的設(shè)計(jì)耳機(jī)連接器上的虛擬接地需要額外的引腳，而且會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)，所以它不兼容標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)連接器；對(duì)于真實(shí)的接法，耳機(jī)放大器的地和耳機(jī)的地可以和主地共享，能夠兼容標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)連接器，所以說(shuō)真實(shí)接地的耳機(jī)放大器是客戶的首選。 |
