TAS2110：數(shù)字輸入音頻放大器的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，音頻放大器的性能對(duì)于用戶體驗(yàn)至關(guān)重要。尤其是在移動(dòng)設(shè)備、智能音箱等產(chǎn)品中，高效、小巧且功能強(qiáng)大的音頻放大器更是成為了設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。今天，我們就來(lái)深入了解一下德州儀器（TI）推出的TAS2110 6.1 - W數(shù)字輸入音頻Class - D放大器，它集成了11 - V Class - H升壓功能，為音頻應(yīng)用帶來(lái)了全新的解決方案。

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一、TAS2110的核心特性

（一）強(qiáng)大的輸出功率與高效能

TAS2110在輸出功率方面表現(xiàn)出色。在電池電壓(VBAT = 3.6V)，總諧波失真加噪聲（THD + N）為1%的條件下，能夠向4Ω負(fù)載提供6.1W的功率，向8Ω負(fù)載提供5W的功率。同時(shí)，它的電源效率也非常高，在8Ω負(fù)載、(VBAT = 4.2V)且輸出功率為1W時(shí)，效率可達(dá)83.5%，而在硬件關(guān)機(jī)模式下，功耗小于1μA。這種高效能的表現(xiàn)，使得TAS2110在電池供電的設(shè)備中能夠有效延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

（二）靈活的電源供應(yīng)

該放大器支持多種電源供應(yīng)范圍，(VBAT)的電壓范圍為2.7V至5.5V，(VDD)的電壓范圍為1.65V至1.95V。這種寬電壓范圍的支持，使得TAS2110能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境，為設(shè)計(jì)帶來(lái)了更大的靈活性。

（三）全面的保護(hù)機(jī)制

TAS2110具備多種保護(hù)功能，確保了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。它采用了先進(jìn)的電池欠壓保護(hù)（Brown Out），能夠在電池電壓過(guò)低時(shí)保護(hù)設(shè)備；還配備了VBAT跟蹤峰值電壓限制器，防止音頻信號(hào)削波；同時(shí)，具備熱保護(hù)和過(guò)流保護(hù)功能，避免設(shè)備因過(guò)熱或過(guò)流而損壞。

（四）豐富的接口與控制

在接口方面，TAS2110提供了I2S/TDM接口，支持8個(gè)32位通道，采樣率可達(dá)96KSPS；I2C接口則有4個(gè)可選地址，方便進(jìn)行設(shè)備配置和控制。此外，它還支持7.35KSPS至192KSPS的采樣率，并且可以在無(wú)主時(shí)鐘（MCLK）的情況下運(yùn)行，為音頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了更多的可能性。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

TAS2110的特性使其在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。它非常適合用于帶有語(yǔ)音助手的智能音箱，能夠提供清晰、響亮的音頻輸出；在藍(lán)牙和無(wú)線音箱中，其高效能和小尺寸的特點(diǎn)能夠滿足便攜性的需求；在智能家居設(shè)備和IP攝像頭中，TAS2110也能夠?yàn)橐纛l功能提供穩(wěn)定的支持。

三、工作原理剖析

（一）Class - H升壓技術(shù)

TAS2110集成了11V的Class - H升壓功能，通過(guò)算法控制，能夠根據(jù)音頻信號(hào)的輸出需求動(dòng)態(tài)調(diào)整升壓電壓。在低功率輸出時(shí)，升壓功能會(huì)關(guān)閉，將(VBAT)直接連接到Class - D放大器的電源，提高效率；而在高功率音頻需求時(shí)，升壓功能會(huì)迅速啟動(dòng)，提供比直接連接電池更高的電壓，從而實(shí)現(xiàn)更響亮的音頻輸出。這種智能的升壓技術(shù)，有效地平衡了效率和功率輸出。

（二）預(yù)瞻算法優(yōu)化

該放大器采用了預(yù)瞻算法（Look Ahead Algorithm），通過(guò)對(duì)音頻信號(hào)的分析，提前優(yōu)化升壓電壓水平，使其與音頻信號(hào)的輸出相匹配。這樣一來(lái)，在滿足峰值輸出功率需求的同時(shí)，還能顯著降低平均功耗，相比于恒定輸出升壓的方式，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。而且，這些算法可以通過(guò)PurePath Console GUI進(jìn)行配置，方便工程師進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

（一）電源設(shè)計(jì)

在電源設(shè)計(jì)方面，TAS2110需要四個(gè)電源供應(yīng)：Boost輸入（(VBAT)）、模擬電源（(VDD)）、內(nèi)部數(shù)字電源（(DREG)）和Class - D電源（(PVDD)）。為了確保電源的穩(wěn)定性，解耦電容應(yīng)盡量靠近設(shè)備的電源引腳。同時(shí)，在外部(PVDD)的情況下，需要保證(PVDD)不低于(VBAT - 0.7V)。

（二）布局設(shè)計(jì)

布局設(shè)計(jì)對(duì)于TAS2110的性能也有著重要的影響。在布局時(shí)，應(yīng)將升壓電感（L1）放置在(VBAT)和SW引腳之間，且盡量靠近設(shè)備引腳，避免使用過(guò)孔；將電容放置在(VBST)和地之間、(VBAT)和地之間時(shí)，也應(yīng)遵循同樣的原則。此外，對(duì)于高電流的走線，如(VBST)、SW、(VBAT)、(PGND)以及揚(yáng)聲器的輸出引腳，應(yīng)盡量減少過(guò)孔的使用，以降低寄生電感和電阻。

（三）配置與調(diào)試

建議使用PurePath Console 3軟件對(duì)TAS2110進(jìn)行配置和調(diào)試。該軟件可以計(jì)算出所需的寄存器系數(shù)，方便工程師進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。在進(jìn)行硬件或軟件復(fù)位后，需要延遲100μs再向設(shè)備發(fā)送額外的命令，以確保OTP加載完成。同時(shí)，在進(jìn)行I2C操作之前，應(yīng)確保電源供應(yīng)穩(wěn)定，并且完成上述的配置流程。

五、總結(jié)

TAS2110作為一款數(shù)字輸入的Class - D音頻放大器，憑借其卓越的性能、豐富的功能和靈活的配置選項(xiàng)，為音頻設(shè)計(jì)工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具。無(wú)論是在輸出功率、電源效率還是保護(hù)機(jī)制方面，它都表現(xiàn)出色，能夠滿足多種音頻應(yīng)用的需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，只要遵循正確的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，合理配置和調(diào)試TAS2110，就能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，打造出高質(zhì)量的音頻產(chǎn)品。

各位工程師朋友們，在你們的設(shè)計(jì)中是否也遇到過(guò)音頻放大器的挑戰(zhàn)呢？TAS2110是否能為你們的項(xiàng)目帶來(lái)新的思路和解決方案？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你們的想法和經(jīng)驗(yàn)！