立体声3W音频功率放大器MAX9760

摘要：MAX9760是一种3W BTL立体声／200mW立体声头载耳机放大器单片IC。该器件可利用4.5～5.5V无线性稳压器的噪声电源工作，并通过I2C相容的２线串行接口控制。文中介绍了MAX9760的结构、主要功能、特点，给出了MAX9760的典型应用电路。 关键词：立体声3W BTL/200mW耳机 功放IC MAX9760 １　概述 美国美信公司生产的ＭＡＸ９７６０是一种３Ｗ（＠ＲＬ＝３Ω）桥接负载（ＢＴＬ）立体声扬声器功率放大器和２００ｍＷ（＠ＲＬ＝１６Ω）立体声头载耳机放大器单片ＩＣ。该器件带有头载耳机感测、２∶１输入多路转接器、专有的咔嗒声与喀呖声抑制等特征。在１ｋＨｚ下有１００ｄＢ的超高电源抑制比（ＰＳＲＲ），因此，ＭＡＸ９７６０可在不带线性调整器４．５～５．５Ｖ的单噪声电源下正常工作。而０．００２％的超低（ＴＨＤ＋Ｎ）则可保证音频信号的清洁和低失真放大。ＭＡＸ９７６０的其它特点包括：４ｍＶ的低输出失调电压、１３ｍＡ的低静态电源电流和１０μＡ的关闭电流等。此外，器件的静音功能还可使输出快速使能或截止。 ＭＡＸ９７６０的耳机感测输入可检测耳机插孔的存在，它既可使放大器连接为扬声器模式，同时也可使放大器自动连接为耳机模式。其放大器增益可在外部设定。２∶１的输入多路转接器允许选择多重音频源。另外多路转换器通过外部均衡器网络的选择，还可用作对扬声器频率响应限制的补偿。ＭＡＸ９７６０的各种功能均可通过串行数据线（ＳＤＡ）和串行时钟线（ＳＣＬ）组成的、与Ｉ２Ｃ／ＳＭＢｕｓ兼容的２线串行接口来进行控制。 ＭＡＸ９７６０与同系列器件ＭＡＸ９７６１／２／３一样，采用２８脚ＱＦＮ封装或２８脚ＴＳＳＯＰ－ＥＰ封装，它们的引脚排列如图１所示。 ＭＡＸ９７６０的应用领域主要是笔记本ＰＣｓ、小型平板ＰＣｓ、便携式ＤＶＤ播放机、ＰＣ音频外围设备（和Ｃａｍｃｏｒｄｅｒｓ）等。 图2 MAX9760芯片电路组成 ２　内部结构及引脚功能 ＭＡＸ９７６０内有立体声扬声器功率放大器和立体声单端连接（ＳＥ）头载耳机放大器、２∶１输入多路转换器、耳机传感器和咔嗒声与喀呖声抑制电路。图２是ＭＡＸ９７６０的内部结构，表１列出了ＭＡＸ９７６０的引脚功能。 表1 MAX9760的引脚功能 引 脚 功 能 QFN封装 TSSOP封装 名称 1 26 SDA 双向串行数据I/O 2 27 INT μC中断输出 3 28 VDD 电源 4 1 SVDD 待机电源。该脚连接到待机电源，或通过一只肖特基二极管和一只220F电容连接到地；或若不需要无咔嗒声操作，则该将脚短路到VDD 5 2 INL1 左通道输入1 6 3 INL2 左通道输2入 7 4 GAINLA 左通道增益设置A 8 5 GAINLB 左通道增益设置B 9、13、23、27 6、10、20、24 PGND 电源地 10 7 OUTL+ 左通道桥式放大器天输出，同时也用作左通道耳机放大器输出 11、25 8、22 PVDD 输出放大顺电源 12 9 OUTL- 左通道桥式放大器负输出 14 11 SHDN 有源低电平关闭，正常操作时该脚连接到VDD 15 12 ADD 地址选择。为逻辑1时，设置地址LSB为1；为逻辑0时，设置LSB为0 16 13 HPS 耳机传感输入。逻辑高电平可使IC作为SE耳机放大器使用；一个逻辑低电平可使IC用作BTL扬声器放大顺 17 14 BIAS DC偏置旁路，该脚应连接一电容到地 18 15 GND 地 19 16 INR1 右通道输入1 20 17 INR2 右通道输入2 21 18 GAINRB 右通道增益设置A 22 19 GAINRB 右通道增益设置B 24 21 OUTR+ 右通道桥式放大器正输出，同时也用作右通道耳机放大器输出 26 23 OUTR- 右通道桥式放大器负输出 28 25 SCL 串行时钟线 ３　工作原理 ３．１ 输入多路转换器 ＭＡＸ９７６０内部的２∶１输入多路转换器允许输入在两个立体声源之间进行选择。两个多路转换器则由控制寄存器中的位１控制。其中一个逻辑低电平选择输入ＩＮ＿１，另一个逻辑高电平选择输入ＩＮ＿２。当从音频源到ＩＣ的ＩＮ＿１和ＩＮ＿２脚连接两只差分输入电阻时，增益将从２增加到４。此外，输入多路转换器也允许扬声器均衡网络转换进入到扬声器信号通路。 ３．２ 耳机传感使能与耳机传感输入 ＭＡＸ９７６０的ＨＰＳ脚可通过ＨＰＳＤ位使能。同时，通过ＨＰＳＤ可使器件在自动检测模式或固定模式下操作。ＨＰＳ设置如表２所列。 表2 HPS设置 输 入 模式 增 益 路 径 HSPD HPS 扬声器/耳机（SPKR/HP） 0 0 %26;#215; BTL 选择GAIN A通路 0 1 %26;#215; SE 选择GAIN B通路 1 %26;#215; 0 BTL 增益通路由寄存器（02h）GAINAB控制位选择 1 %26;#215; 1 SE 增益通路由寄存器（02h）控制位选择 在ＨＰＳ脚上加一个低于０．７ＶＤＤ的电压可使器件工作在扬声器模式。而当ＨＰＳ脚电压高于０．９ＶＤＤ时，器件将进入耳机模式，同时将使扬声器放大器静音。为了实现自动耳机检测，可将ＨＰＳ脚连接到三线耳机插座的控制脚，如图３所示。这样，在无耳机出现时，便可由Ｒ１和Ｒ２电阻分压器产生一个低于０．７ＶＤＤ的电压施加到ＩＣ的ＨＰＳ脚，以将ＩＣ设置为扬声器模式，同时，可使增益设置被预置至ＧＡＩＮＡ。当耳机插头插入到耳孔中时，控制脚将从触点断开，ＨＰＳ脚通过Ｒ１连接到ＶＤＤ，以将ＩＣ设定在耳机模式，此时增益设置被预置于ＧＡＩＮＢ。当ＩＣ在扬声器模式时，电阻Ｒ３用于阻止音频信号耦合至ＨＰＳ脚。 ４ 数字接口操作 ＭＡＸ９７６０的ＳＤＡ和ＳＣＬ与Ｉ２Ｃ／ＳＭＢｕｓ兼容。通过ＳＤＡ和ＳＣＬ可使ＭＡＸ９７６０与时钟速率为４００ｋＨｚ的主机（一个典型微控制器）进行双向通信。此时ＭＡＸ９７６０仅是一个发射／接收从器件，它依赖主机产生时钟信号。通常由主机启动数据和时钟在总线上的传送，并由主机通过发射适当的地址（跟随一个命令或数据字）给ＭＡＸ９７６０。每个发射顺序由一个开始条件和一个停止条件组成。字长为８位，并总是跟随在一个应答时钟脉冲之后。 ４．１ 开始和停止条件 主机通过发出一个开始条件来启动通信。开始条件出现在ＳＣＬ为高电平时ＳＤＡ的下降沿，而停止条件则在ＳＣＬ为高电平时，由ＳＤＡ的上升沿来确定。具体见图４所示。 ４．２ 确认（ＡＣＫ）位 第九位ＡＣＫ通常附加到任意８位数据字上。ＭＡＸ９７６０在接收每个地址或数据时，都将产生一个ＡＣＫ位。 ４．３ 从地址 总线主机通过发送一个开始条件和７位从地址如图５和主机进行通信。空闲时，ＩＣ会等待后面的从地址的一个开始条件。地址字的最低有效位ＬＳＢ是读／写Ｒ／ Ｗ位，Ｒ／ Ｗ为０时，选择写；Ｒ／ Ｗ为１时，选择读。当接收到合适地址后，ＭＡＸ９７６０将发送一个ＡＣＫ位。ＭＡＸ９７６０在出厂前已有一个工厂／用户的已编程地址。图５为从地址命令格式。用户可通过ＡＤＤ脚重新设置地址位Ａ６～Ａ０中的Ａ０和Ａ１。也就是说，将ＡＤＤ分别连接ＶＤＤ、ＧＮＤ、ＳＣＬ或ＳＤＡ脚时，可分别重新确定从地址的最后两位Ａ０和Ａ１，具体如表３所列。 表3 I2C从地址 ADD连接 I2C地址 GND 1001000 VDD 1001001 SDA 1001010 SCL 1001011 ４．４ 写数据格式 ＭＡＸ９７６０配置有静音（ＭＵＴＥ）寄存器、关闭（ＳＨＤＮ）寄存器和控制寄存器三个寄存器。其中静音寄存器是一个设置静音状态的读／写寄存器。该寄存器的位３（ＭＵＴＥＬ）和位４（ＭＵＴＥＲ）分别用于控制左、右通道。而关闭寄存器是控制器件加电状态的读／写寄存器。其位０为逻辑高电平时，关闭ＩＣ，而在位２～７中，一个逻辑高电平将复位所有寄存器到缺省设置。第三是控制寄存器， 这是决定器件配置的一个读／写寄存器，主要用于对ＩＣ进行配置。 ４．５ 读数据格式 在读模式（Ｒ／ Ｗ＝１）状态时，ＭＡＸ９７６０会把选择寄存器的内容写到总线上，此时数据将反方向流到后面的地址并确认，主机将对包括读唯一状态寄存器在内的全部寄存器内部进行读操作。 ４．６ 中断输出 ＭＡＸ９７６０的中断输出（ＩＮＴ）通常在ＨＰＳ状态变化时被触发。在正常操作期间，从插座插入或移开时，系统都将通过ＨＰＳ检测以使ＩＮＴ置为高电平。 图6 MAX9760典型应用电路 ５　应用电路 ＭＡＸ９７６０的典型应用电路如图６所示。图中ＭＡＸ９７６０为立体声ＢＴＬ扬声器放大器和ＳＥ头载耳机放大器。ＭＡＸ９７６０的数字接口连接于微控制器，并由微控制器启动总线数据传输。ＭＡＸ９７６０的左／右通道输入信号来自编解码器，在ＩＮＬ２和ＩＮＲ２信号输入通路设置有高通滤波器（ＨＰＦ）。每个通道有两个增益（Ａ和Ｂ）可供选择：在扬声器模式选择增益Ａ（增益Ｂ不履行）；在耳机模式选择增益Ｂ（增益Ａ缺省）。输入电阻ＲＩＮ可用于决定输入放大器的增益（ＡＶＩＮ＝－１０ｋΩ／ＲＩＮ），放大器输出脚（ＯＵＴＬ＋和ＯＵＴＲ＋）与增益设置点（ＧＡＩＮＬ Ａ／Ｂ与ＧＡＩＮＲ Ａ／Ｂ）之间的反馈电阻ＲＦ用于设定输出放大器的增益（ＡＶＯＵＴ＝－ＲＦ／１０ｋΩ）。其总增益由ＲＦ和ＲＩＮ决定： ＡＶ＝ＡＶＩＮ%26;#215;ＡＶＯＵＴ＝ＲＦ／ＲＩＮ 在耳机模式下，高频端有效反馈电阻ＲＥＦＦ＝ＲＦ１%26;#215; ＲＦ２／（ＲＦ１＋ＲＦ２）时，ＣＦ可视为短路。而对于ＲＦ１和ＲＦ２、ＣＦ组成的低音提升电路，其低频端ＣＦ可视为开路（此时ＲＥＦＦ＝ＲＦ１）。