TAS5760LD通用I2S輸入D類放大器：設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南

在音頻電子設(shè)備的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，放大器的性能和適用性至關(guān)重要。TAS5760LD作為一款通用I2S輸入D類放大器，具備豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師們提供了強(qiáng)大的解決方案。本文將深入探討TAS5760LD的特性、應(yīng)用、詳細(xì)設(shè)計(jì)流程以及相關(guān)注意事項(xiàng)，幫助工程師們更好地理解和運(yùn)用這款放大器。

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一、TAS5760LD特性概覽

1.1 音頻輸入輸出配置

TAS5760LD支持單立體聲I2S輸入，輸出模式靈活，可選擇立體聲橋接負(fù)載（BTL）或單聲道并聯(lián)橋接負(fù)載（PBTL）操作。此外，它還支持32、44.1、48、88.2、96 kHz的采樣率，并且集成了耳機(jī)放大器和線路驅(qū)動(dòng)器，滿足多樣化的音頻需求。

1.2 通用操作特性

該放大器具備可選的硬件或軟件控制模式，集成了數(shù)字輸出限幅器，可編程I2C地址（1101100[Rw]或1101101[Rw]），采用閉環(huán)放大器架構(gòu)，并且可調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器放大器的開(kāi)關(guān)頻率，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

1.3 穩(wěn)健性特性

TAS5760LD具備時(shí)鐘錯(cuò)誤、直流和短路保護(hù)功能，以及過(guò)溫保護(hù)和可編程過(guò)流保護(hù)，確保設(shè)備在各種復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

1.4 音頻性能

在PVDD = 12 V、RSPK = 8 Ω、SPK_GAIN[1:0]引腳 = 01的條件下，其空閑通道噪聲為65 μVrms（A加權(quán)），THD + N = 0.09%（在1W、1kHz時(shí)），SNR = 100 dB A加權(quán)（參考THD + N = 1%），展現(xiàn)出優(yōu)異的音頻性能。

二、應(yīng)用場(chǎng)景

TAS5760LD適用于多種音頻設(shè)備，如LCD/LED電視、多功能顯示器、條形音箱、對(duì)接站、PC音頻以及通用音頻設(shè)備等，為這些設(shè)備提供高質(zhì)量的音頻放大解決方案。

三、詳細(xì)設(shè)計(jì)流程

3.1 硬件控制模式

3.1.1 啟動(dòng)流程

• 首先，根據(jù)應(yīng)用需求通過(guò)PCB連接配置所有硬件引腳，如PBTL、FREQ、GAIN等。
• 初始時(shí)將SPK_SD引腳拉低，SPK_SLEEP/ADR引腳拉高。
• 接著開(kāi)啟電源供應(yīng)，無(wú)論P(yáng)VDD/AVDD或DVDD哪個(gè)先啟動(dòng)，只要設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)即可。
• 待電源穩(wěn)定后，啟動(dòng)MCLK、SCLK、LRCK時(shí)鐘信號(hào)。
• 當(dāng)電源和時(shí)鐘穩(wěn)定且所有硬件控制引腳配置完成后，將SPK_SD引腳拉高。
• 設(shè)備退出關(guān)閉模式后，將SPK_SLEEP/ADR引腳拉低，此時(shí)設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.1.2 關(guān)閉流程

• 設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，先將SPK_SLEEP/ADR引腳拉高。
• 然后將SPK_SD引腳拉低。
• 此時(shí)可以停止時(shí)鐘信號(hào)并關(guān)閉電源供應(yīng)，設(shè)備完全關(guān)閉并斷電。

3.1.3 數(shù)字I/O連接

對(duì)于需要拉高的靜態(tài)數(shù)字引腳，應(yīng)通過(guò)上拉電阻連接到DVDD，以控制呈現(xiàn)給數(shù)字I/O引腳的電壓轉(zhuǎn)換速率。為了減少物料清單（BOM）數(shù)量，可以使用單個(gè)電阻將所有需要拉高的靜態(tài)I/O線連接在一起。

3.2 軟件控制模式

3.2.1 啟動(dòng)流程

• 首先，根據(jù)應(yīng)用需求通過(guò)PCB連接配置所有數(shù)字I/O引腳，如SPK_GAIN[1:0] = 11、ADR等。
• 初始時(shí)將SPK_SD引腳設(shè)置為低電平。
• 開(kāi)啟電源供應(yīng)，同樣不考慮PVDD/AVDD或DVDD的啟動(dòng)順序，只要設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)即可。
• 待電源穩(wěn)定后，啟動(dòng)MCLK、SCLK、LRCK時(shí)鐘信號(hào)。
• 通過(guò)控制端口按照使用案例的要求配置設(shè)備，并確保通過(guò)控制端口將設(shè)備靜音。
• 當(dāng)電源和時(shí)鐘穩(wěn)定且控制端口編程完成后，將SPK_SD引腳拉高。
• 最后通過(guò)控制端口取消設(shè)備靜音，設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.2.2 關(guān)閉流程

• 設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，先通過(guò)控制端口將設(shè)備靜音。
• 然后將SPK_SD引腳拉低。
• 此時(shí)可以停止時(shí)鐘信號(hào)并關(guān)閉電源供應(yīng)，設(shè)備完全關(guān)閉并斷電。

3.2.3 組件選擇和硬件連接

參考典型應(yīng)用電路圖進(jìn)行組件選擇和硬件連接，確保設(shè)備的模擬和性能符合預(yù)期。在軟件控制模式下，I2C總線的SCL和SDA信號(hào)線上需要使用上拉電阻，這些電阻值應(yīng)根據(jù)I2C規(guī)范進(jìn)行選擇。同時(shí)，對(duì)于需要拉高的靜態(tài)數(shù)字引腳，同樣可以使用單個(gè)上拉電阻將它們連接在一起，以減少BOM數(shù)量。

四、電源供應(yīng)建議

4.1 DVDD供應(yīng)

DVDD供應(yīng)為設(shè)備的多個(gè)部分提供電源，包括DVDD引腳和DRVDD引腳。在連接、布線和去耦方面，應(yīng)嚴(yán)格遵循TAS5760xx EVM用戶指南中的建議，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行和性能。此外，設(shè)備集成了一個(gè)低壓降（LDO）線性穩(wěn)壓器，為部分內(nèi)部電路提供較低電壓的電源，但該穩(wěn)壓器僅設(shè)計(jì)用于支持內(nèi)部電路的電流需求，不應(yīng)用于為額外的外部電路供電。

4.2 PVDD供應(yīng)

PVDD供應(yīng)為揚(yáng)聲器放大器的輸出級(jí)及其相關(guān)電路提供電源，在播放過(guò)程中為負(fù)載提供驅(qū)動(dòng)電流。在連接、布線和去耦方面，同樣需要遵循TAS5760xx EVM中的建議，特別是要注意對(duì)輸出功率級(jí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜ヱ?，以避免電壓尖峰?duì)設(shè)備造成損壞。此外，設(shè)備還通過(guò)集成線性穩(wěn)壓器從PVDD供應(yīng)派生一個(gè)電源，為輸出級(jí)MOSFET的柵極提供驅(qū)動(dòng)電壓，但該穩(wěn)壓器也僅用于支持內(nèi)部電路的電流需求，不應(yīng)為額外的外部電路供電。

五、布局指南

5.1 音頻放大器通用指南

對(duì)于采用開(kāi)關(guān)輸出級(jí)的音頻放大器，其布局和周邊支持組件的布局至關(guān)重要，因?yàn)檫@些布局會(huì)影響系統(tǒng)的熱性能、電磁兼容性（EMC）、設(shè)備可靠性和音頻性能。建議遵循應(yīng)用部分中關(guān)于設(shè)備和組件選擇的指導(dǎo)，并精確遵循布局示例中的布局指導(dǎo)，這些示例代表了在布局設(shè)備時(shí)工程權(quán)衡的最佳平衡。

5.2 PVDD旁路電容放置的重要性

在TAS5760LD設(shè)備的PVDD網(wǎng)絡(luò)上，旁路和去耦電容應(yīng)盡可能靠近PVDD引腳放置。將這些電容放置過(guò)遠(yuǎn)不僅會(huì)增加系統(tǒng)中的電磁干擾，還可能影響設(shè)備的可靠性，甚至導(dǎo)致輸出引腳的電壓超過(guò)絕對(duì)最大額定值，損壞設(shè)備。因此，PVDD網(wǎng)絡(luò)上的電容與相關(guān)PVDD引腳的距離不應(yīng)超過(guò)布局示例中所示的距離。

5.3 優(yōu)化熱性能

為了實(shí)現(xiàn)最佳的解決方案尺寸、熱性能、音頻性能和電磁性能平衡，應(yīng)遵循布局示例中的指導(dǎo)。如果由于設(shè)計(jì)限制需要偏離這些指導(dǎo)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師應(yīng)確保設(shè)備產(chǎn)生的熱量能夠散發(fā)到周圍的環(huán)境中。具體措施包括：避免在放大器附近放置其他發(fā)熱組件或結(jié)構(gòu)；盡可能使用更高層數(shù)的PCB，以提供更多的散熱能力；將TAS5760LD設(shè)備放置在PCB的中央位置，確保熱量能夠從四個(gè)方向散發(fā)；避免使用走線或過(guò)孔切斷熱量從設(shè)備流向周圍區(qū)域的路徑；對(duì)于被動(dòng)組件，應(yīng)使其窄端朝向TAS5760LD設(shè)備；保持從接地引腳到設(shè)備周圍PCB區(qū)域的連續(xù)接地平面。

六、總結(jié)

TAS5760LD通用I2S輸入D類放大器以其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和靈活的控制方式，為電子工程師們提供了一個(gè)強(qiáng)大的音頻放大解決方案。通過(guò)遵循本文介紹的詳細(xì)設(shè)計(jì)流程、電源供應(yīng)建議和布局指南，工程師們可以充分發(fā)揮TAS5760LD的性能優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的音頻設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們還應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求和應(yīng)用場(chǎng)景，合理調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，確保設(shè)備的性能和可靠性。希望本文能夠?yàn)殡娮庸こ處焸冊(cè)谑褂肨AS5760LD放大器時(shí)提供有益的參考和指導(dǎo)。