立體聲3W音頻功率放大器MAX9760

摘要：MAX9760是一種3W BTL立體聲／200mW立體聲頭載耳機(jī)放大器單片IC。該器件可利用4.5～5.5V無線性穩(wěn)壓器的噪聲電源工作，并通過I2C相容的２線串行接口控制。文中介紹了MAX9760的結(jié)構(gòu)、主要功能、特點(diǎn)，給出了MAX9760的典型應(yīng)用電路

１　概述

美國美信公司生產(chǎn)的ＭＡＸ９７６０是一種３Ｗ（＠ＲＬ＝３Ω）橋接負(fù)載（ＢＴＬ）立體聲揚(yáng)聲器功率放大器和２００ｍＷ（＠ＲＬ＝１６Ω）立體聲頭載耳機(jī)放大器單片ＩＣ。該器件帶有頭載耳機(jī)感測、２∶１輸入多路轉(zhuǎn)接器、專有的咔嗒聲與喀嚦聲抑制等特征。在１ｋＨｚ下有１００ｄＢ的超高電源抑制比（ＰＳＲＲ），因此，ＭＡＸ９７６０可在不帶線性調(diào)整器４．５～５．５Ｖ的單噪聲電源下正常工作。而０．００２％的超低（ＴＨＤ＋Ｎ）則可保證音頻信號(hào)的清潔和低失真放大。ＭＡＸ９７６０的其它特點(diǎn)包括：４ｍＶ的低輸出失調(diào)電壓、１３ｍＡ的低靜態(tài)電源電流和１０μＡ的關(guān)閉電流等。此外，器件的靜音功能還可使輸出快速使能或截止。

    ＭＡＸ９７６０的耳機(jī)感測輸入可檢測耳機(jī)插孔的存在，它既可使放大器連接為揚(yáng)聲器模式，同時(shí)也可使放大器自動(dòng)連接為耳機(jī)模式。其放大器增益可在外部設(shè)定。２∶１的輸入多路轉(zhuǎn)接器允許選擇多重音頻源。另外多路轉(zhuǎn)換器通過外部均衡器網(wǎng)絡(luò)的選擇，還可用作對(duì)揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)限制的補(bǔ)償。ＭＡＸ９７６０的各種功能均可通過串行數(shù)據(jù)線（ＳＤＡ）和串行時(shí)鐘線（ＳＣＬ）組成的、與Ｉ２Ｃ／ＳＭＢｕｓ兼容的２線串行接口來進(jìn)行控制。

ＭＡＸ９７６０與同系列器件ＭＡＸ９７６１／２／３一樣，采用２８腳ＱＦＮ封裝或２８腳ＴＳＳＯＰ－ＥＰ封裝，它們的引腳排列如圖１所示。

ＭＡＸ９７６０的應(yīng)用領(lǐng)域主要是筆記本ＰＣｓ、小型平板ＰＣｓ、便攜式ＤＶＤ播放機(jī)、ＰＣ音頻外圍設(shè)備（和Ｃａｍｃｏｒｄｅｒｓ）等。

圖2 MAX9760芯片電路組成

２　內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能

ＭＡＸ９７６０內(nèi)有立體聲揚(yáng)聲器功率放大器和立體聲單端連接（ＳＥ）頭載耳機(jī)放大器、２∶１輸入多路轉(zhuǎn)換器、耳機(jī)傳感器和咔嗒聲與喀嚦聲抑制電路。圖２是ＭＡＸ９７６０的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表１列出了ＭＡＸ９７６０的引腳功能。

表1 MAX9760的引腳功能

３　工作原理

３．１ 輸入多路轉(zhuǎn)換器

ＭＡＸ９７６０內(nèi)部的２∶１輸入多路轉(zhuǎn)換器允許輸入在兩個(gè)立體聲源之間進(jìn)行選擇。兩個(gè)多路轉(zhuǎn)換器則由控制寄存器中的位１控制。其中一個(gè)邏輯低電平選擇輸入ＩＮ＿１，另一個(gè)邏輯高電平選擇輸入ＩＮ＿２。當(dāng)從音頻源到ＩＣ的ＩＮ＿１和ＩＮ＿２腳連接兩只差分輸入電阻時(shí)，增益將從２增加到４。此外，輸入多路轉(zhuǎn)換器也允許揚(yáng)聲器均衡網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換進(jìn)入到揚(yáng)聲器信號(hào)通路。

３．２ 耳機(jī)傳感使能與耳機(jī)傳感輸入

ＭＡＸ９７６０的ＨＰＳ腳可通過ＨＰＳＤ位使能。同時(shí)，通過ＨＰＳＤ可使器件在自動(dòng)檢測模式或固定模式下操作。ＨＰＳ設(shè)置如表２所列。

表2 HPS設(shè)置

在ＨＰＳ腳上加一個(gè)低于０．７ＶＤＤ的電壓可使器件工作在揚(yáng)聲器模式。而當(dāng)ＨＰＳ腳電壓高于０．９ＶＤＤ時(shí)，器件將進(jìn)入耳機(jī)模式，同時(shí)將使揚(yáng)聲器放大器靜音。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)耳機(jī)檢測，可將ＨＰＳ腳連接到三線耳機(jī)插座的控制腳，如圖３所示。這樣，在無耳機(jī)出現(xiàn)時(shí)，便可由Ｒ１和Ｒ２電阻分壓器產(chǎn)生一個(gè)低于０．７ＶＤＤ的電壓施加到ＩＣ的ＨＰＳ腳，以將ＩＣ設(shè)置為揚(yáng)聲器模式，同時(shí)，可使增益設(shè)置被預(yù)置至ＧＡＩＮＡ。當(dāng)耳機(jī)插頭插入到耳孔中時(shí)，控制腳將從觸點(diǎn)斷開，ＨＰＳ腳通過Ｒ１連接到ＶＤＤ，以將ＩＣ設(shè)定在耳機(jī)模式，此時(shí)增益設(shè)置被預(yù)置于ＧＡＩＮＢ。當(dāng)ＩＣ在揚(yáng)聲器模式時(shí)，電阻Ｒ３用于阻止音頻信號(hào)耦合至ＨＰＳ腳。

４ 數(shù)字接口操作

ＭＡＸ９７６０的ＳＤＡ和ＳＣＬ與Ｉ２Ｃ／ＳＭＢｕｓ兼容。通過ＳＤＡ和ＳＣＬ可使ＭＡＸ９７６０與時(shí)鐘速率為４００ｋＨｚ的主機(jī)（一個(gè)典型微控制器）進(jìn)行雙向通信。此時(shí)ＭＡＸ９７６０僅是一個(gè)發(fā)射／接收從器件，它依賴主機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。通常由主機(jī)啟動(dòng)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘在總線上的傳送，并由主機(jī)通過發(fā)射適當(dāng)?shù)牡刂罚ǜS一個(gè)命令或數(shù)據(jù)字）給ＭＡＸ９７６０。每個(gè)發(fā)射順序由一個(gè)開始條件和一個(gè)停止條件組成。字長為８位，并總是跟隨在一個(gè)應(yīng)答時(shí)鐘脈沖之后。

４．１ 開始和停止條件

主機(jī)通過發(fā)出一個(gè)開始條件來啟動(dòng)通信。開始條件出現(xiàn)在ＳＣＬ為高電平時(shí)ＳＤＡ的下降沿，而停止條件則在ＳＣＬ為高電平時(shí)，由ＳＤＡ的上升沿來確定。具體見圖４所示。

４．２ 確認(rèn)（ＡＣＫ）位

第九位ＡＣＫ通常附加到任意８位數(shù)據(jù)字上。ＭＡＸ９７６０在接收每個(gè)地址或數(shù)據(jù)時(shí)，都將產(chǎn)生一個(gè)ＡＣＫ位。

４．３ 從地址

總線主機(jī)通過發(fā)送一個(gè)開始條件和７位從地址?如圖５?和主機(jī)進(jìn)行通信?？臻e時(shí)，ＩＣ會(huì)等待后面的從地址的一個(gè)開始條件。地址字的最低有效位?ＬＳＢ?是讀／寫?Ｒ／ Ｗ?位，Ｒ／ Ｗ為０時(shí)，選擇寫；Ｒ／ Ｗ為１時(shí)，選擇讀。當(dāng)接收到合適地址后，ＭＡＸ９７６０將發(fā)送一個(gè)ＡＣＫ位。ＭＡＸ９７６０在出廠前已有一個(gè)工廠／用戶的已編程地址。圖５為從地址命令格式。用戶可通過ＡＤＤ?腳?重新設(shè)置地址位Ａ６～Ａ０中的Ａ０和Ａ１。也就是說，將ＡＤＤ分別連接ＶＤＤ、ＧＮＤ、ＳＣＬ或ＳＤＡ腳時(shí)，可分別重新確定從地址的最后兩位Ａ０和Ａ１，具體如表３所列。

表3 I2C從地址

４．４ 寫數(shù)據(jù)格式

ＭＡＸ９７６０配置有靜音（ＭＵＴＥ）寄存器、關(guān)閉（ＳＨＤＮ）寄存器和控制寄存器三個(gè)寄存器。其中靜音寄存器是一個(gè)設(shè)置靜音狀態(tài)的讀／寫寄存器。該寄存器的位３（ＭＵＴＥＬ）和位４（ＭＵＴＥＲ）分別用于控制左、右通道。而關(guān)閉寄存器是控制器件加電狀態(tài)的讀／寫寄存器。其位０為邏輯高電平時(shí)，關(guān)閉ＩＣ，而在位２～７中，一個(gè)邏輯高電平將復(fù)位所有寄存器到缺省設(shè)置。第三是控制寄存器，這是決定器件配置的一個(gè)讀／寫寄存器，主要用于對(duì)ＩＣ進(jìn)行配置。

４．５ 讀數(shù)據(jù)格式

在讀模式（Ｒ／ Ｗ＝１）狀態(tài)時(shí)，ＭＡＸ９７６０會(huì)把選擇寄存器的內(nèi)容寫到總線上，此時(shí)數(shù)據(jù)將反方向流到后面的地址并確認(rèn)，主機(jī)將對(duì)包括讀唯一狀態(tài)寄存器在內(nèi)的全部寄存器內(nèi)部進(jìn)行讀操作。

４．６ 中斷輸出

ＭＡＸ９７６０的中斷輸出（ＩＮＴ）通常在ＨＰＳ狀態(tài)變化時(shí)被觸發(fā)。在正常操作期間，從插座插入或移開時(shí)，系統(tǒng)都將通過ＨＰＳ檢測以使ＩＮＴ置為高電平。

圖6 MAX9760典型應(yīng)用電路

５　應(yīng)用電路

ＭＡＸ９７６０的典型應(yīng)用電路如圖６所示。圖中ＭＡＸ９７６０為立體聲ＢＴＬ揚(yáng)聲器放大器和ＳＥ頭載耳機(jī)放大器。ＭＡＸ９７６０的數(shù)字接口連接于微控制器，并由微控制器啟動(dòng)總線數(shù)據(jù)傳輸。ＭＡＸ９７６０的左／右通道輸入信號(hào)來自編解碼器，在ＩＮＬ２和ＩＮＲ２信號(hào)輸入通路設(shè)置有高通濾波器（ＨＰＦ）。每個(gè)通道有兩個(gè)增益（Ａ和Ｂ）可供選擇：在揚(yáng)聲器模式選擇增益Ａ（增益Ｂ不履行）；在耳機(jī)模式選擇增益Ｂ（增益Ａ缺?。?。輸入電阻ＲＩＮ可用于決定輸入放大器的增益（ＡＶＩＮ＝－１０ｋΩ／ＲＩＮ），放大器輸出腳（ＯＵＴＬ＋和ＯＵＴＲ＋）與增益設(shè)置點(diǎn)（ＧＡＩＮＬ Ａ／Ｂ與ＧＡＩＮＲ Ａ／Ｂ）之間的反饋電阻ＲＦ用于設(shè)定輸出放大器的增益（ＡＶＯＵＴ＝－ＲＦ／１０ｋΩ）。其總增益由ＲＦ和ＲＩＮ決定：

ＡＶ＝ＡＶＩＮ×ＡＶＯＵＴ＝ＲＦ／ＲＩＮ

在耳機(jī)模式下，高頻端有效反饋電阻ＲＥＦＦ＝ＲＦ１× ＲＦ２／（ＲＦ１＋ＲＦ２）時(shí)，ＣＦ可視為短路。而對(duì)于ＲＦ１和ＲＦ２、ＣＦ組成的低音提升電路，其低頻端ＣＦ可視為開路（此時(shí)ＲＥＦＦ＝ＲＦ１）。