D類數(shù)字耳機放大器NJU8721單片IC的功能特點和典型應用分析

1、 概述

立體聲耳機是一種應用非常廣泛的便攜式音頻裝置。新日本無線電（NJR或JRC）公司推出的NJU8721單片IC是一種50mW+50mW的立體聲D類數(shù)字耳機放大器。該芯片以6階Δ-E調制為主要特征，且內含數(shù)字衰減器、靜音和去加重電路。NJU8721的功能是將數(shù)字源輸人信號轉換成PWM信號輸出，然后再利用外部LC濾波器將PWM信號轉換為模擬信號，從而使耳機發(fā)出聲響。它是開關型（D類）放大器，最大優(yōu)點是效率高，因而特別適合于在便攜式音頻裝置中應用。

2、 主要功能與特點

NJU8721芯片內含上電復位電路、同步電路、串行音頻數(shù)據(jù)接口、控制電路、8f。過采樣數(shù)字濾波器、6階32fsΔ-∑與PWM電路以及左／右聲道輸出級等電路，圖1所示是其內部結構框圖。

NJU8721采用CMOS20腳SSOP封裝。其主要功能特點如下：

從MCK端輸入的256fs時鐘可用作系統(tǒng)時鐘，音頻DAC采樣速率fs在28~100kHz之間。

內置8fs過采樣數(shù)字濾波器，對音頻數(shù)據(jù)通過串行功能控制可實現(xiàn)衰減和去加重。

內部32fs 6th， Δ-∑與PWM可將8fs的過采樣數(shù)字濾波器音頻數(shù)據(jù)轉換成32fs的1位PWM數(shù)據(jù)。

通過腳MODE（9腳）可選擇控制模式，具體方法如表1所列。

串行數(shù)字音頻數(shù)據(jù)接口格式可在I2s、對齊的（justified）最高位（MSB）或最低位（LSB）中選擇，數(shù)據(jù)長度為16位或18位。串行音頻數(shù)據(jù)將在位時鐘（BCK）信號的上升沿產(chǎn)生，并從IC的DIN端（15腳）輸入到內部移位寄存器。到達移位寄存器的數(shù)據(jù)將在左／右通道輸入時鐘（LRCK）的上升沿或下降沿被傳送。串行音頻數(shù)據(jù)時鐘（BCK）、左／右通道輸入時鐘（LRCK）與主時鐘（MCK）同步。

當控制模式選擇在串行控制時，可用控制寄存器設定各種模式?？刂茢?shù)據(jù)將從F2／SCK的上升沿引入，同時在Fl／REQ的上升沿被置位并進入控制寄存器。在F1／REQ上升脈沖到來之前，最后8位數(shù)據(jù)有效。圖2為控制寄存器的時序圖。

表2所列是NJU8721的串行數(shù)據(jù)格式?，F(xiàn)對其中的具體含義介紹如下：

（1）ATYN6-ATTNO

當B7為“0”時，B0-B6可用于設定衰減數(shù)據(jù)。衰減值（ATF）為：

ATT=DATA-121

式中：DATA為衰減點的衰減值，式中的單位為dB，該衰減器共設107階（步）。

（2）DEMP0和DEMPl

DEMP0和DEMPl用于控制去加重開／關和采樣頻率，具體控制方法如表3所列。

（3）MUTE

MUTE用于控制靜音操作，當MUTE為0時，靜音操作關閉，為1時開通。芯片默認狀態(tài)為靜音關閉。

（4）F0、F1和F2

F0、F1、F2與FO／DATA、F1／REQ、F2／SCK腳的控制方法相同，其主要作用是選擇數(shù)字音頻接口格式，具體操作如表4所列。

（5）lIST

當復位端lIST為“廠時，復位接通，當RST為”0“時，復位截止。

（6）TRST

當TRST為”廠時，數(shù)據(jù)總線接通；當TRST為“0”時，數(shù)據(jù)總線設置關閉。

（7）MUTY2-MUTF0

MUTF2-MUrlT0用于設定衰減器過渡時間。具體的設定方法如表5所列。

3、 主要參數(shù)

NJU8721的主要參數(shù)據(jù)指標如下：

電源電壓VDD：3~3．6V；

驅動電壓VDDL／VDDR:VDD~5．25V；

電源電流IDD：9mA（無載和無信輸入時典型值）;

待機電流IST：小于10μA;

輸入電壓范圍：VIN=0．7VDD-VDD；VIL=0~0.3VDD；

效率大于80％；

輸出THD小于0．1％（RL=16Ω，Vo=-6dB）;

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

信噪比：S／N≥80dB；

通帶響應：PR≤±1dB（20Hz~20kHz）；

工作溫度范圍：-40~+85C。

4 、典型應用

NJU8721的典型應用電路如圖3所示。其中3．3V電源電壓加至IC的20腳，開關電壓調節(jié)器輸出的3．3~5．25V的穩(wěn)定電壓分別加到IC的5腳和6腳，從而為輸出驅動器電路提供DC偏置。數(shù)字音頻數(shù)據(jù)從12腳-15腳輸入后，即可通過IC的1腳、9腳、10腳和16-19腳輸入模式控制信號。在IC的4腳和7腳上的PWM信號分別經(jīng)LC濾波器轉換后可產(chǎn)生模擬音頻信號以驅動兩個聲道上的16Ω耳機。

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