探索TAS5717/TAS5719：高性能數(shù)字音頻功率放大器的卓越之選

在當今數(shù)字化音頻技術(shù)蓬勃發(fā)展的時代，音頻功率放大器作為音頻系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，其性能的優(yōu)劣直接影響著音頻的播放質(zhì)量。德州儀器（TI）推出的TAS5717和TAS5719數(shù)字音頻功率放大器，憑借其出色的性能和豐富的功能，在音頻市場中占據(jù)了重要的地位。本文將深入探討這兩款放大器的特點、功能以及應用設(shè)計，為電子工程師們提供全面的參考。

文件下載：tas5717.pdf

一、產(chǎn)品概述

TAS5717和TAS5719是TI推出的高效數(shù)字音頻功率放大器，分別支持2×10W和2×15W的輸出功率。它們采用了先進的Class-D技術(shù)，具有高效、節(jié)能的特點，無需額外的散熱片，能夠有效降低系統(tǒng)成本和體積。此外，這兩款放大器還集成了無電容耳機放大器，為用戶提供了更加便捷的音頻解決方案。

二、產(chǎn)品特點

（一）音頻輸入/輸出

• 輸出功率：TAS5717支持2×10W輸出，TAS5719支持2×15W輸出，能夠滿足不同應用場景的需求。
• 電源范圍：具有廣泛的PVDD范圍，從4.5V到26V，適用于多種電源系統(tǒng)。
• 高效Class-D操作：采用高效的Class-D操作模式，無需散熱片，降低了系統(tǒng)成本和體積。
• 串行音頻輸入：支持一個串行音頻輸入（兩個音頻通道），方便與數(shù)字音頻處理器和MPEG解碼器集成。
• I2C地址選擇：通過PIN（芯片選擇）進行I2C地址選擇，方便系統(tǒng)配置。
• 采樣率支持：支持8kHz到48kHz的采樣率（LJ/RJ/I2S），能夠適應不同的音頻格式。
• 耳機放大器：集成了無電容耳機放大器，提供立體聲耳機輸出（立體聲2-V RMS線路驅(qū)動器）。

（二）音頻/PWM處理

• 獨立通道音量控制：支持獨立通道音量控制，范圍從24dB到靜音，提供精細的音量調(diào)節(jié)。
• 動態(tài)范圍控制：可編程的兩頻段動態(tài)范圍控制，能夠有效保護揚聲器，提高音頻的動態(tài)范圍。
• 揚聲器EQ：14個可編程的雙二階濾波器（Biquads），用于揚聲器EQ，優(yōu)化音頻性能。
• 濾波器系數(shù)：可編程的DRC濾波器和DC阻塞濾波器系數(shù)，提供靈活的音頻處理。
• 精細音量支持：支持0.125dB的精細音量調(diào)節(jié)，滿足用戶對音量的精確控制需求。

（三）一般特點

• 串行控制接口：串行控制接口無需MCLK，采用工廠校準的內(nèi)部振蕩器進行自動速率檢測，降低了系統(tǒng)復雜度。
• 表面貼裝封裝：采用48引腳、7mm×7mm的HTQFP封裝，適合表面貼裝工藝，便于PCB設(shè)計。
• PWM模式支持：支持AD、BD和三元PWM模式，提供靈活的音頻處理方式。
• 保護功能：具有熱保護和短路保護功能，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

三、產(chǎn)品功能詳解

（一）電源供應

TAS5717/9僅需一個3.3V電源和典型的13V功率級電源，內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器為柵極驅(qū)動電路提供合適的電壓。每個半橋都有獨立的電源引腳（PVDD_X），需要使用100nF的陶瓷電容進行去耦，以確保最佳的電氣性能、EMI合規(guī)性和系統(tǒng)可靠性。此外，為了保證自舉電路的正常工作，需要在每個自舉引腳（BST_X）和功率級輸出引腳（OUT_X）之間連接一個33nF的陶瓷電容。

（二）I2C芯片選擇/耳機關(guān)閉

A_SEL/HP_SD是一個輸入引腳，在電源啟動時可以拉高或拉低。高電平表示I2C子地址為0x56，低電平表示子地址為0x54。

（三）設(shè)備保護系統(tǒng)

• 過流保護：設(shè)備在所有高端和低端功率級FET上都有獨立、快速反應的電流檢測器。如果高電流情況持續(xù)存在，保護系統(tǒng)將觸發(fā)鎖存關(guān)閉，將功率級設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)。
• 過溫保護：當設(shè)備結(jié)溫超過150°C（標稱值）時，設(shè)備將進入熱關(guān)斷狀態(tài)，所有半橋輸出將設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)，并斷言FAULT為低電平。
• 欠壓保護：TAS5717/9的UVP和POR電路能夠在任何上電/下電和掉電情況下完全保護設(shè)備。當AVDD或任何PVDD引腳的電源電壓降至UVP閾值以下時，所有半橋輸出將立即設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)，并斷言FAULT為低電平。

（四）時鐘、自動檢測和PLL

TAS5717/9是一個從設(shè)備，接受MCLK、SCLK和LRCLK。時鐘部分使用MCLK或內(nèi)部振蕩器時鐘（當MCLK不穩(wěn)定、超出范圍或不存在時）來產(chǎn)生內(nèi)部時鐘（DCLK），運行頻率為PWM開關(guān)頻率的512倍。設(shè)備能夠自動檢測并設(shè)置內(nèi)部時鐘控制邏輯，以適應所有支持的時鐘速率。

（五）串行數(shù)據(jù)接口

串行數(shù)據(jù)通過SDIN輸入，PWM輸出由SDIN推導得出。TAS5717/9的DAP接受16位、20位或24位左對齊、右對齊或I2S串行數(shù)據(jù)格式。

（六）PWM部分

TAS5717/9的DAP設(shè)備使用噪聲整形和復雜的非線性校正算法，實現(xiàn)了高功率效率和高性能的數(shù)字音頻再現(xiàn)。PWM部分接受來自DAP的24位PCM數(shù)據(jù)，并輸出兩個BTL PWM音頻輸出通道。此外，PWM部分還具有獨立通道的直流阻塞濾波器和去加重濾波器，以及可調(diào)的最大調(diào)制限制。

（七）I2C串行控制接口

TAS5717/9的DAP具有雙向I2C接口，兼容Inter IC（IC）總線協(xié)議，支持100kHz和400kHz的數(shù)據(jù)傳輸速率，用于單字節(jié)和多字節(jié)的讀寫操作?？刂平涌谟糜趯υO(shè)備的寄存器進行編程和讀取設(shè)備狀態(tài)。

（八）動態(tài)范圍控制（DRC）

DRC方案具有單個閾值、偏移和斜率（均可編程），分別為高頻段左右聲道和低頻段左右聲道提供一個聯(lián)動的DRC。DRC能夠自動調(diào)整音量，使音量水平更加平穩(wěn)，同時避免音頻削波。

（九）PWM電平表

PWM電平表可以用于研究功率分布，通過讀取左右聲道的PWM電平表寄存器（ADDR=0x6B和ADDR=0x6C），可以獲取音頻的功率信息。

四、寄存器配置

TAS5717/9的寄存器配置非常豐富，涵蓋了時鐘控制、設(shè)備ID、錯誤狀態(tài)、系統(tǒng)控制、音量調(diào)節(jié)、調(diào)制限制等多個方面。通過對這些寄存器的配置，可以實現(xiàn)對設(shè)備的精確控制和優(yōu)化。例如，時鐘控制寄存器（0x00）可以自動檢測和反映采樣率和MCLK頻率；音量寄存器（0x07 - 0x09）可以實現(xiàn)對主音量和各通道音量的獨立控制。

五、應用設(shè)計

（一）耳機放大器應用

TAS5717/9的立體聲輸出可以用作線路驅(qū)動器或耳機驅(qū)動器，輸出2-Vrms立體聲。在使用耳機放大器時，有兩種應用場景：

• 模擬輸入：將模擬輸入（單端）連接到HPL_IN（引腳1）和HPR_IN（引腳4），輸出連接到HPL_OUT（引腳2）和HPR_OUT（引腳3）。可以使用HP_SD引腳來打開/關(guān)閉耳機放大器/線路驅(qū)動器。
• I2S輸入：將HP_PWML和HP_PWMR信號輸入到低通濾波器（LPF），LPF的輸出連接到模擬輸入（HPL_IN和HPR_IN）。同時，需要對寄存器0x05進行相應的設(shè)置，以啟用耳機輸出并關(guān)閉揚聲器輸出。

（二）組件選擇

• 電荷泵：電荷泵飛跨電容用于在產(chǎn)生負電源電壓時傳輸電荷，PVSS電容必須至少等于電荷泵電容，以實現(xiàn)最大電荷傳輸。建議選擇低ESR電容，典型值為1μF。
• 去耦電容：為了確保低噪聲和低總諧波失真（THD），需要在設(shè)備的PVDD引腳附近放置一個1μF的低等效串聯(lián)電阻（ESR）陶瓷電容。
• 增益設(shè)置電阻：增益設(shè)置電阻Rin和Rfb的選擇需要考慮噪聲、穩(wěn)定性和輸入電容大小。推薦的電阻值可以參考文檔中的表格。
• 輸入阻塞電容：需要在音頻信號輸入引腳串聯(lián)DC輸入阻塞電容，以阻塞音頻源的DC部分，確保TAS5717/9輸入的正確偏置。

（三）無爆音上電

為了實現(xiàn)無爆音上電，需要在電源斜坡上升和下降期間將HP_SD引腳保持低電平。在輸入交流耦合電容完全充電之前，不要將HP_SD引腳拉高，以確保交流耦合電容的正確預充電，實現(xiàn)無爆音上電。

六、總結(jié)

TAS5717和TAS5719數(shù)字音頻功率放大器以其高效的性能、豐富的功能和靈活的配置，為電子工程師們提供了優(yōu)秀的音頻解決方案。在實際應用中，工程師們可以根據(jù)具體需求，合理選擇組件、配置寄存器，充分發(fā)揮這兩款放大器的優(yōu)勢，實現(xiàn)高性能的音頻系統(tǒng)設(shè)計。同時，要注意設(shè)備的保護和上電順序，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。希望本文能夠為電子工程師們在使用TAS5717和TAS5719時提供有價值的參考。你在使用這兩款放大器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。