安森美半導體真實(shí)耳機放大器—NCP2811

　　NCP2811 是一個(gè)立體聲耳機放大器，可以為16Ω的負載提供100mW的輸出，而且THD+N小于0.01%。同時(shí)NCP2811有兩個(gè)版本：NCP2811A是外部可調增益版本，NCP2811B是固定增益版本。這兩種版本同時(shí)提供µBump 12引腳封裝，芯片的整個(gè)封裝尺寸只有1.5mm×2mm，0.5mm的管腳間距，同時(shí)也提供QFN 3×3的封裝，芯片內部集成了Click Noise消除電路，可以有效地抑制Pubclic Noise。

圖1 NCP2811A真接地耳機放大器原理圖

　　圖1為NCP2811A的框架原理圖。左上角為產(chǎn)生負電源的Pop模塊，左邊中間是Pob Clicke消除電路，左下角是外部增益設置的電路，包括反饋電阻、輸入電阻和輸入電容。右邊為兩個(gè)輸出，采用真實(shí)接地的接法，不需要隔直電容。

　　NCP2811B與NCP2811A的主要區別在于它將增益設置放到了內部。芯片內部已經(jīng)集成了反饋電阻和輸入電阻，因此電路的外圍只需要提供輸入電容就可以了。

　　NCP2811A/B特性

　　• 真接地耳機放大器

　　- 省去2個(gè)外部隔直流(DC blocking)大電容

　　- 能夠使用4點(diǎn)連接器，麥克風(fēng)和耳機使用相同接地引腳

　　• 提供內部增益版本(B)或可調節增益版本(A)

　　• 零爆音噪聲電路

　　• 高PSRR(-100dB)

　　• 低噪聲放大器(7 µVrms AW)，信噪比(SNR) = 105dB

　　• CSP-12引腳1.5mm×2mm封裝

NCP2811關(guān)鍵性能測試

　　THD+N

　　首先測試NCP2811的總諧波失真（THD）和噪聲（N），即THD+N�？梢钥吹�，在5V供電時(shí)，它的最大輸出功率可以達到110mW，所以它的驅動(dòng)能力很強。同時(shí)它在16Ω的負載以及32mW的測試條件下，只有0.015%的THD+N。

　　PSRR

　　在電源供電為3.6V時(shí)，在217Hz處其PSRR在-100dB以下。不論是左聲道輸出還是右聲道輸出，它的PSRR都在-100dB以下。

　　串擾

　　在測試條件為Vbat=3.6V的情況下，可以看到無(wú)論是左聲道對右聲道，還是右聲道對左聲道，它的串擾都在-80dB以下。

　　輸出對地保護

　　NCP2811器件集成了內部短路保護功能，如果兩個(gè)輸出對地有短路狀況存在的話(huà)，內部自動(dòng)會(huì )啟動(dòng)一個(gè)短路保護，這時(shí)每個(gè)輸出管腳對地的電流不會(huì )超過(guò)300mA。

　　NCP2811外部元件的選擇

　　對于NCP2811A進(jìn)行增益設定所需要的電阻包括反饋電阻和輸入電阻，用來(lái)設定NCP2811A的閉環(huán)增益，建議將閉環(huán)增益設定在1至10之間，對于輸入電容來(lái)講，Rin和Cin是作為一個(gè)高通濾波器來(lái)使用的，選擇適當的Cin，使Cin和Rin的低通濾波器截止頻率低于20Hz�？砂凑杖缦鹿�式計算：

　　閉環(huán)增益

　　輸入電容Fc=1/2πRinCin

　　對于NCP2811B，它的內部集成輸入電阻是20K，所以按照20K選擇輸入電容。

　　在電荷泵電容選擇方面，推薦使用低等效串聯(lián)電阻（ESR）的陶瓷電容（建議X7R或X5R）。在負電壓產(chǎn)生期間，泵電容(又稱(chēng)飛跨電容)傳遞能量。輸出電容（Cpvm）要大于等于泵電容，最小的最小的泵電容電容 (Cfly)和Cpvm的值是1µF(0402封裝尺寸)。對于輸入電容，推薦低ESR的陶瓷電容(建議X7R或X5R)，建議最低選擇1µF的電容值。

　　NCP2811是高性能運算放大器，所以驅動(dòng)電容性負載時(shí)運算變壓器會(huì )變得不太穩定。如果在實(shí)際設計中需要電容性ESD保護，建議在NCP2811輸出與ESD保護之間串聯(lián)一個(gè)10Ω電阻，將電容性負載效應降至最低，如圖2所示。

圖2 輸出端ESD保護電容

圖3 基本常規設計

　　耳機驅動(dòng)器的選型指南

　　常規的耳機放大器是需要隔直電容的，如圖3所示，從左側看，它需要輸入電容、輸入電阻和反饋電阻來(lái)設定它的增益和高通截止頻率，同時(shí)它的內部也集成了一個(gè)噪聲消除電路，并提供一個(gè)1/2Vbat的偏置電壓。在芯片的右側有兩個(gè)輸出，通過(guò)隔直電容后接到左右聲道的耳機上。在電容之前，在芯片上實(shí)際上是有一個(gè)直流偏置的，一般是在1/2VDD上面，但在電容之后，它實(shí)際上是一個(gè)純交流信號，不會(huì )有直流電平。

　　圖4所示為一個(gè)基本虛擬接地的設計。這種電路也是需要輸入電容、輸入電阻和反饋電阻來(lái)設定整個(gè)環(huán)路增益以及輸入高通濾波器的截止頻率。同時(shí)它內部也需要集成一個(gè)偏置電壓，而且這個(gè)偏置電壓會(huì )提供兩個(gè)管腳接到耳機的反饋端，耳機實(shí)際上是接到了OUT_L和OUT_I之間，或者是OUT_R和REF_I之間。此時(shí)在耳機的兩端都有一個(gè)1/2VDD 的直流電平存在，當然，最后抵達到耳機的實(shí)際上是一個(gè)交流的音頻信號，而沒(méi)有一個(gè)直流偏置在上面。

圖4 基本虛擬接地設計

圖5 基本的真實(shí)接地設計

　　圖5是一個(gè)基本的真實(shí)接地的耳機放大器，芯片的最左側實(shí)際上采用的是差分的輸入，所以會(huì )有四個(gè)輸入引腳，包括四個(gè)輸入電容。內部包含一個(gè)多路器，同時(shí)也會(huì )集成一個(gè)負電源的供電部分，包括在框圖的左下角，有一個(gè)CHARGE PUMP模塊，在芯片的右下角提供了一個(gè)控制接口，芯片中間偏右是兩個(gè)放大器。右側耳機的地是接到真實(shí)的大地上，而且OUTL和OUTR的波形完全是以地為參考的，只是一個(gè)純粹的交流信號，沒(méi)有任何的直流偏置。

　　從兼容性方面來(lái)講，虛擬接地的設計耳機連接器上的虛擬接地需要額外的引腳，而且會(huì )產(chǎn)生天線(xiàn)效應，所以它不兼容標準的耳機連接器；對于真實(shí)的接法，耳機放大器的地和耳機的地可以和主地共享，能夠兼容標準的耳機連接器，所以說(shuō)真實(shí)接地的耳機放大器是客戶(hù)的首選。