D类耳机放大器芯片NJU8721及其应用

       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。 
       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。

 
       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。
       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。
       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。
       通过脚MODE(9脚)可选择控制模式，具体方法如表1所列。

 
       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。

       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：
       (1)ATYN6-ATTNO
       当B7为"0"时，B0-B6可用于设定衰减数据。衰减值(ATF)为：
       ATT=DATA-121
       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。

 
       (3)MUTE
       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。
       (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。
       (5)lIST
       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。
       (7)MUTY2-MUTF0
       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
       NJU8721的主要参数据指标如下：
       电源电压VDD：3~3．6V；
       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);
       待机电流IST:小于10μA;
       输入电压范围：VIN=0．7VDD-VDD；VIL=0~0.3VDD；
       效率大于80％；
       输出THD小于0．1％(RL=16Ω，Vo=-6dB);
       输出功率：P01=48mW+48mW(RL=16Ω,V0=0dB)，P02：80mW+80mW(V0=0dB，RL=8Ω)；
       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
       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。