TAS5709/TAS5709A：20W立體聲數(shù)字音頻功率放大器的卓越之選

在音頻功率放大器的領(lǐng)域中，TI的TAS5709和TAS5709A無疑是兩顆璀璨的明星。這兩款20W立體聲數(shù)字音頻功率放大器憑借其豐富的功能和出色的性能，在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出強(qiáng)大的競爭力。今天，我們就來深入探究一下這兩款放大器的奧秘。

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產(chǎn)品概述

TAS5709和TAS5709A專為驅(qū)動立體聲橋接揚(yáng)聲器而設(shè)計(jì)，具有高效、數(shù)字音頻處理等特點(diǎn)。它們通過一個串行數(shù)據(jù)輸入口，能夠處理多達(dá)兩個獨(dú)立的音頻通道，并且可以無縫集成到大多數(shù)數(shù)字音頻處理器和MPEG解碼器中。這兩款放大器能夠接受廣泛的輸入數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)速率，通過一個完全可編程的數(shù)據(jù)路徑將這些通道路由到內(nèi)部揚(yáng)聲器驅(qū)動器。TAS5709和TAS5709A的功能基本相同，唯一的區(qū)別在于I2C設(shè)備地址，TAS5709的地址是0x36，而TAS5709A的地址是0x3A。

關(guān)鍵特性剖析

音頻輸入/輸出特性

• 功率與電壓范圍：在18V電源下，能夠向8Ω負(fù)載提供20W的功率，并且支持8V至24V的寬PVDD范圍。這種寬電壓范圍使得它在不同的電源環(huán)境下都能穩(wěn)定工作，為設(shè)計(jì)帶來了更大的靈活性。
• 高效的D類操作：采用高效的D類操作模式，無需使用散熱片，這不僅降低了系統(tǒng)的成本和體積，還提高了系統(tǒng)的可靠性。同時，它只需要3.3V和PVDD電源，簡化了電源設(shè)計(jì)。
• 串行音頻輸入：具備一個串行音頻輸入接口，支持兩個音頻通道，并且支持8kHz至48kHz的采樣率，兼容LJ/RJ/I2S等多種數(shù)據(jù)格式。

音頻/PWM處理特性

• 音量控制：每個通道都有獨(dú)立的音量控制，范圍從24dB到靜音，還支持軟靜音功能，能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的音量調(diào)節(jié)，減少音頻切換時的噪音。
• 動態(tài)范圍控制：可編程的2頻段動態(tài)范圍控制（DRC），可以作為功率限制器使用，有效保護(hù)揚(yáng)聲器，同時還能實(shí)現(xiàn)輕松聆聽和夜間模式聆聽等功能。
• 音頻處理功能：擁有22個可編程的雙二階濾波器，可用于揚(yáng)聲器均衡和其他音頻處理功能，如支持3D效果和偽低音效果等，能夠顯著提升音頻的質(zhì)量和效果。

通用特性

• 串行控制接口：串行控制接口無需MCLK即可工作，內(nèi)部振蕩器經(jīng)過工廠校準(zhǔn)，能夠自動檢測速率，方便了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。
• 封裝形式：采用48引腳、7mm×7mm的HTQFP表面貼裝封裝，體積小巧，適合各種緊湊型設(shè)計(jì)。
• 保護(hù)功能：具備熱保護(hù)和短路保護(hù)功能，能夠有效保護(hù)設(shè)備在異常情況下不受損壞，提高了系統(tǒng)的可靠性。

電氣特性詳解

絕對最大額定值

在使用TAS5709和TAS5709A時，需要注意其絕對最大額定值。例如，DVDD和AVDD的電壓范圍為 - 0.3V至3.6V，PVDD_X的電壓范圍為 - 0.3V至30V，輸入電壓和輸出電壓也都有相應(yīng)的限制。同時，設(shè)備的工作溫度范圍為0°C至85°C，存儲溫度范圍為 - 40°C至125°C。超過這些額定值可能會導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞，因此在設(shè)計(jì)時必須嚴(yán)格遵守。

推薦工作條件

為了確保設(shè)備的最佳性能和可靠性，推薦在特定的工作條件下使用。例如，數(shù)字/模擬電源電壓DVDD和AVDD推薦為3.3V，半橋電源電壓PVDD_X推薦在8V至24V之間，負(fù)載阻抗RL（BTL）推薦為8Ω等。

PWM操作

在推薦的工作條件下，輸出采樣率根據(jù)不同的數(shù)據(jù)速率有所不同。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)速率為11.025/22.05/44.1kHz（±2%）時，輸出采樣率為352.8kHz；當(dāng)數(shù)據(jù)速率為48/24/12/8/16/32kHz（±2%）時，輸出采樣率為384kHz。

接口與控制

串行音頻端口

TAS5709和TAS5709A的串行音頻端口工作在從模式下，對SCLK的頻率、LRCLK和SDIN的建立時間和保持時間等都有嚴(yán)格的要求。例如，SCLK的頻率必須是32×fS、48×fS或64×fS，LRCLK和SDIN相對于SCLK上升沿的建立時間和保持時間都為10ns。

I2C串行控制端口

I2C串行控制端口支持正常速度（100kHz）和高速（400kHz）操作，無需等待狀態(tài)。它用于接收系統(tǒng)控制器的命令，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備寄存器的編程和狀態(tài)讀取。在I2C操作中，需要注意SCL和SDA的時序要求，如SCL的頻率、脈沖持續(xù)時間、上升時間和下降時間等。

保護(hù)與錯誤處理

設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)

• 過流保護(hù)：設(shè)備在所有高端和低端功率級FET上都有獨(dú)立、快速反應(yīng)的電流檢測器，通過兩個保護(hù)系統(tǒng)對輸出電流進(jìn)行監(jiān)控和控制。當(dāng)出現(xiàn)過流情況時，首先進(jìn)行逐周期的電流限制，防止輸出電流進(jìn)一步增加；如果過流情況持續(xù)存在，則觸發(fā)鎖存關(guān)機(jī)，將功率級設(shè)置為高阻抗?fàn)顟B(tài)。
• 過溫保護(hù)：當(dāng)設(shè)備的結(jié)溫超過150°C時，設(shè)備會進(jìn)入熱關(guān)機(jī)狀態(tài)，所有半橋輸出設(shè)置為高阻抗?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)AULT引腳置低。當(dāng)溫度下降約30°C后，設(shè)備會自動恢復(fù)正常工作。
• 欠壓保護(hù)和上電復(fù)位：UVP和POR電路能夠在任何上電/下電和掉電情況下完全保護(hù)設(shè)備。在上電時，POR電路會復(fù)位過載電路，確保所有電路在PVDD和AVDD電源電壓分別達(dá)到7.6V和2.7V時完全正常工作。當(dāng)AVDD或任何PVDD引腳的電源電壓下降到UVP閾值以下時，所有半橋輸出會立即設(shè)置為高阻抗?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)AULT引腳置低。

錯誤報告

任何導(dǎo)致設(shè)備關(guān)機(jī)的故障都會通過FAULT引腳置低來信號通知。FAULT引腳的狀態(tài)可以反映過流、欠壓、過溫或過壓等錯誤情況，方便工程師及時發(fā)現(xiàn)和處理問題。

配置與操作

初始化序列

在初始化設(shè)備時，需要按照特定的序列進(jìn)行操作。首先，將所有數(shù)字輸入置低，將AVDD/DVDD電壓升至至少3V；然后，初始化數(shù)字輸入和PVDD電源，提供穩(wěn)定有效的I2S時鐘，等待一段時間后將RESET置高；接著，將PVDD電壓升至至少8V；最后，對振蕩器進(jìn)行微調(diào)，通過I2C配置DAP的各項(xiàng)參數(shù)。

正常操作

在正常操作過程中，支持對主音量和通道音量寄存器的寫入、軟靜音寄存器的寫入、進(jìn)入和退出關(guān)機(jī)狀態(tài)以及處理時鐘錯誤和速率變化等操作。需要注意的是，在某些情況下，如AVDD/DVDD上電斜坡后的240ms + 1.3×Tstart時間內(nèi)，不支持進(jìn)入和退出關(guān)機(jī)狀態(tài)以及處理時鐘錯誤和速率變化。

關(guān)機(jī)序列

進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)時，需要確保I2S時鐘穩(wěn)定有效，然后向寄存器0x05寫入0x40，等待一段時間后，設(shè)備進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。退出關(guān)機(jī)狀態(tài)時，同樣需要確保I2S時鐘穩(wěn)定有效，向寄存器0x05寫入0x00，等待一段時間后，設(shè)備恢復(fù)正常工作。

掉電序列

在掉電時，如果時間允許，應(yīng)先進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)；否則，將PDN置低，等待至少2ms后，將RESET置低，然后將數(shù)字輸入置低，將PVDD和AVDD/DVDD電壓降至安全范圍。

總結(jié)

TAS5709和TAS5709A以其豐富的功能、出色的性能和完善的保護(hù)機(jī)制，為音頻功率放大應(yīng)用提供了一個優(yōu)秀的解決方案。無論是在消費(fèi)電子、汽車音響還是專業(yè)音頻設(shè)備等領(lǐng)域，都能夠發(fā)揮出其獨(dú)特的優(yōu)勢。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)音頻系統(tǒng)時，不妨考慮一下這兩款放大器，相信它們會給你帶來意想不到的效果。你在使用類似音頻放大器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。