Microsoft Word - XPT8002用户手册-11_02.doc

用 户 手 册 2011 年 10 月

芯 片 功 能 说 明 实 物 图 是 一 款 桥 式 音 频 功 率 放 大 器 5V 工 作 电 压 时, 最 大 驱 动 功 率 为 2.4W, 音 频 范 围 内 总 谐 波 失 真 噪 声 小 于 1%(20Hz~ 20KHz); 的 应 用 电 路 简 单, 只 需 极 少 数 外 围 器 件 ; 输 出 不 需 要 外 接 耦 合 电 容 或 上 举 电 容 和 缓 冲 网 络 采 用 SOP ESOP 封 装, 特 别 适 合 用 于 小 音 量 小 体 重 的 便 携 系 统 可 以 通 过 控 制 进 入 休 眠 模 式, 从 而 减 少 功 耗 ; 内 部 具 有 过 热 自 动 关 断 保 护 机 制 工 作 稳 定, 增 益 带 宽 积 高 达 2.5MHz, 并 且 单 位 增 益 稳 定 通 过 配 置 外 围 电 阻 可 以 调 整 放 大 器 的 电 压 增 益, 方 便 应 用 芯 片 主 要 功 能 特 性 输 出 功 率 高 (THD+N<10%,1KHz 频 率 ) 功 率 为 2.4W(4Ω 负 载 ) 掉 电 模 式 漏 电 流 小 :0.6uA( 典 型 ) 采 用 SOP ESOP 封 装 外 部 增 益 可 调 宽 工 作 电 压 范 围 2.0V 5.5V 不 需 驱 动 输 出 耦 合 电 容 自 举 电 容 和 缓 冲 网 络 单 位 增 益 稳 定 芯 片 应 用 场 合 手 提 电 脑 台 式 电 脑 低 压 音 响 系 统 芯 片 基 本 结 构 描 述 是 双 端 输 出 的 音 频 功 率 放 大 器, 在 5V 电 压 工 作 时, 最 大 可 以 驱 动 输 出 功 率 为 2.4W, 音 频 范 围 内 总 谐 波 失 真 噪 声 小 于 1%(20Hz~20KHz) 其 原 理 框 图 为 : 芯 片 原 理 框 图 图 1 原 理 框 图 芯 片 定 购 信 息 芯 片 型 号 封 装 类 型 包 装 类 型 最 小 包 装 数 (PCS) 备 注 SO SOP8 管 装 100

芯 片 的 封 装 和 引 脚 封 装 引 脚 图 管 脚 描 述 芯 片 特 性 说 明 芯 片 最 大 极 限 芯 片 数 字 逻 辑 特 性 的 封 装 管 脚 图 管 脚 描 述 (SOP 封 装 ) 管 脚 号 符 号 描 述 1 SD 掉 电 控 制 管 脚, 高 电 平 有 效, 2 BYP 内 部 共 模 电 压 旁 路 电 容 3 +IN 模 拟 输 入 端, 正 相 4 -IN 模 拟 输 入 端, 反 相 5 VO1 模 拟 输 出 端 1 6 VDD 电 源 正 7 GND 电 源 地 8 VO2 模 拟 输 出 端 2 芯 片 最 大 物 理 极 限 参 数 最 小 最 大 单 位 说 明 电 源 电 压 2.4 6 V 5.0 储 存 温 度 -65 150 o C 25 输 入 电 压 -0.3 VDD V 功 耗 mw 内 部 限 制 耐 ESD 电 压 1 3000 V HBM 耐 ESD 电 压 2 250 V MM 节 温 150 o C 典 型 150 推 荐 工 作 温 度 -40 85 o C 25 推 荐 工 作 电 压 2.0 5.5 5.0 热 阻 焊 接 温 度 220 o C 15 秒 内 关 断 信 号 数 字 逻 辑 特 性 参 数 最 小 典 型 最 大 单 位 说 明

电 气 特 性 参 数 最 小 典 型 最 大 单 位 说 明 电 源 电 压 为 5V VIH 1.5 V VIL 1.3 V 电 源 电 压 为 3V VIH 1.3 V VIL 1.0 V 电 源 电 压 为 2.6V VIH 1.2 V VIL 1.0 V 除 特 别 说 明 外, 环 境 温 度 T A =25 参 数 描 述 条 件 IVOSI PSRR IQ I(SD) 输 出 失 调 电 压 电 源 电 压 抑 制 比 静 态 电 流 关 断 电 流 电 气 特 性 表 V I =0V,AV= 2V/V, VCC=2..5 到 6.0V VCC=2..5 到 6.0V VCC=5.0V, 最 小 典 型 (SOP 封 装 ) 带 负 载 44 68 10.3 0 典 型 (ESOP 封 装 ) 不 带 负 载 42 67 2.96 VCC=4.2V, 6.97 1.76 VCC=3.6V, 5.19 1.05 V(SD)=0.35V, VCC=5V VCC=4.2V VCC=3.6V 1.2 0.2 0.1 2.6 0.1 0.1 最 大 单 位 mv db ma μa Gain 增 益 VCC=2.5 到 6.0V 2 R f /R i 芯 片 工 作 电 气 特 性 芯 片 工 作 电 气 特 性 表 最 典 型 典 型 最 单 位 参 数 描 述 条 件 小 (SOP ) (ESO P) 大 Po 输 出 VCC=5V 2.20 1.96 THD+N=10 功 率 VCC=4.2V,3.6V 1.56 1.09 %,f=1khz,rl=4ω VCC=3.6V,2.5V 1.19 0.47 W THD+N=1 VCC=5V 1.65 1.61 VCC=4.2V 1.16 1.10 W

参 数 描 述 条 件 THD+ N KSVR SNR Vn CMRR Zi t 总 失 真 度 信 噪 比 输 出 噪 声 电 压 共 模 抑 制 比 输 入 阻 抗 建 立 时 间 应 用 说 明 最 小 典 型 (SOP ) 典 型 (ESO P) 最 大 单 位 %,f=1khz,rl=4ω VCC=3.6V 0.94 0.90 VCC=5V 1.63 1.57 THD+N=10 VCC=4.2V,3.6 1.11 0.78 %,f=1khz,rl=8ω VCC=3.6V,2.5 0.82 0.36 W 1.05 VCC=5V 1.32 (1.5% THD+N=1 ) %,f=1khz,rl=8ω VCC=4.2V,3.6V 0.89 0.49 W VCC=3.6V,2.5V 0.67 0.27 VCC=5V,Po=1W,RL=8Ω,f=1KHz 0.3299 1.6487 % VCC=3.6V, Po=0.5W,RL=8Ω,f=1KHz 0.3287 1.1908 % VCC=2.5V, Po= % 0.3264 1.1806 200mW,RL=8Ω,f=1KHz VCC=3.6V,f=217KHz,VRIPPLE=200m VPP,Ci=2uf -67-67 db VCC=5V,Po=1W,RL=8Ω 97 97 db VCC=3.6V,f=20Hz~ 不 加 权 48 48 20KHz,Ci=2uf A 加 权 36 36 VCC=3.6V,VIC=1VPP f=217hz -63-63 db 100 100 kω VCC=3.6V, ( 关 断 模 式 ) 1 1 ms 内 部 集 成 两 个 运 算 放 大 器, 第 一 个 放 大 器 的 增 益 可 以 调 整 反 馈 电 阻 来 设 置, 后 一 个 为 电 压 反 相 跟 随, 从 而 形 成 增 益 可 以 配 置 的 差 分 输 出 的 放 大 驱 动 电 路 外 部 电 阻 配 置 如 应 用 图 示 1, 运 算 放 大 器 的 增 益 由 外 部 电 阻 R f R i 决 定, 其 增 益 为 A v =2 R f /R i, 芯 片 通 过 V O1 V O2 输 出 至 负 载, 桥 式 接 法 桥 式 接 法 比 单 端 输 出 有 几 个 优 点 : 其 一 是, 省 却 外 部 隔 直 滤 波 电 容 单 端 输 出 时, 如 不 接 隔 直 电 容, 则 在 输 出 端 有 一 直 流 电 压, 导 致 上 电 后 有 直 流 电 流 输 出, 这 样 即 浪 费 了 功 耗, 也 容 易 损 坏 音 响 其 二 是, 双 端 输 出, 实 际 上 是 推 挽 输 出, 在 同 样 输 出 电 压 情 况 下, 驱 动 功 率 增 加 为 单 端 的 4 倍, 功 率 输 出 大 芯 片 功 耗 功 耗 对 于 放 大 器 来 讲 是 一 个 关 键 指 标 之 一, 差 分 输 出 的 放 大 器 的 最 大 自 功 耗 为 : P DMAX =4 (V DD ) 2 /(2 2 R L ) 必 须 注 意, 自 功 耗 是 输 出 功 率 的 函 数 在 进 行 电 路 设 计 时, 不 能 够 使 得 芯 片 内 部 的 节 温 高 于 T JMAX (150 o C), 根 据 芯 片 的 热 阻 JA 来 设 计, 可 以 通 过 自 己 散 热 铜 铂 来 增 加 散 热 性 能

如 果 芯 片 仍 然 达 不 到 要 求, 则 需 要 增 大 负 载 电 阻 降 低 电 源 电 压 或 降 低 环 境 温 度 来 解 决 电 源 旁 路 在 放 大 器 的 应 用 中, 电 源 的 旁 路 设 计 很 重 要, 特 别 是 对 应 用 方 案 的 噪 声 性 能 及 电 源 电 压 抑 制 性 能 设 计 中 要 求 旁 路 电 容 尽 量 靠 近 芯 片 电 源 脚 典 型 的 电 容 为 10uF 的 电 解 电 容 并 上 0.1uF 的 陶 瓷 电 容 在 应 用 电 路 中, 另 一 电 容 C B ( 接 BYP 管 脚 ) 也 是 非 常 关 键, 影 响 PSRR 开 关 / 切 换 噪 声 性 能 一 般 选 择 0.1uF~1uF 的 陶 瓷 电 容 掉 电 模 式 为 了 节 电, 在 不 使 用 放 大 器 时, 可 以 关 闭 放 大 器, 有 掉 电 控 制 管 脚, 可 以 控 制 放 大 器 是 否 工 作 该 控 制 管 脚 的 电 平 必 须 要 接 满 足 接 口 要 求 的 控 制 信 号, 否 则 芯 片 可 能 进 入 不 定 状 态, 而 不 能 够 进 入 掉 电 模 式, 其 自 功 耗 没 有 降 低, 达 不 到 节 电 目 的 外 围 元 件 的 选 择 正 确 选 择 外 围 元 器 件 才 能 够 确 保 芯 片 的 性 能, 尽 管 能 够 有 很 大 的 余 量 保 证 性 能, 但 为 了 确 保 整 个 性 能, 也 要 求 正 确 选 择 外 围 元 器 件 在 单 位 增 益 稳 定, 因 此 使 用 的 范 围 广 通 常 应 用 单 位 增 益 放 大 来 降 低 THD+ N, 是 信 噪 比 最 大 化 但 这 要 求 输 入 的 电 压 最 大 化, 通 常 的 音 频 解 码 器 能 够 有 1V rms 的 电 压 输 出 另 外, 闭 环 带 宽 必 须 保 证, 输 入 耦 合 电 容 C i ( 形 成 一 阶 高 通 ) 决 定 了 低 频 响 应, 选 择 输 入 耦 合 电 容 过 大 的 输 入 电 容, 增 加 成 本 增 加 面 积, 这 对 于 成 本 面 积 紧 张 的 应 用 来 讲, 非 常 不 利 显 然, 确 定 使 用 多 大 的 电 容 来 完 成 耦 合 很 重 要 实 际 上, 在 很 多 应 用 中, 扬 声 器 (Speaker) 不 能 够 再 现 低 于 100Hz-150Hz 的 低 频 语 音, 因 此 采 用 大 的 电 容 并 不 能 够 改 善 系 统 的 性 能 除 了 考 虑 系 统 的 性 能, 开 关 / 切 换 噪 声 的 抑 制 性 能 受 电 容 的 影 响, 如 果 耦 合 电 容 大, 则 反 馈 网 络 的 延 迟 大, 导 致 pop 噪 声 出 现, 因 此, 小 的 耦 合 电 容 可 以 减 少 该 噪 声 另 外, 必 须 考 虑 C B 电 容 的 大 小, 选 择 C B =1uF,C i =0.1uF~0.39uF, 可 以 满 足 系 统 的 性 能 设 计 参 考 实 例 设 计 规 格 输 出 功 率 2.4W 负 载 阻 抗 4Ω 输 入 电 平 1Vrms 输 入 电 阻 20K 带 宽 100Hz~20KHz+/-0.25dB 首 先 确 定 最 小 工 作 电 压 根 据 的 输 出 功 率 与 电 源 电 压 的 关 系 图, 可 以 确 定 电 源 电 压 应 选 择 5.0V 电 源 电 压 的 裕 量 可 以 保 证 输 出 可 以 低 于 1W 的 功 率 而 不 失 真 选 择 电 压 后, 然 后 考 虑 功 耗 的 问 题 确 定 电 压 增 益

要 求 A VD 大 于 SQRT(P O R L )/V IN, 即 V orms /V inrms, 而 R f /R i =AVD/2, 在 该 设 计 中, 可 以 计 算 得 出 A VD 最 小 为 2.83, 选 择 A VD =3, 可 以 计 算 得 到 R i =20K,R f =30K 最 后 根 据 带 宽 要 求 来 确 定 输 入 电 容 输 入 低 频 的 -3dB 带 宽 为 100Hz,1/5 低 频 点 低 于 -3dB 约 0.17dB 及 5 倍 高 频 点 ), 在 规 格 要 求 以 内, 取 f L =20Hz,f H =100KHz, 因 此 可 得 C i 约 0.39uF 高 频 点 f H 由 放 大 器 的 GBW 决 定, 至 少 要 求 GBW 大 于 A VD f H =300KHz, 远 小 于 的 2.5MHz 其 它 注 意 事 项 单 位 增 益 稳 定, 但 如 果 增 益 超 过 10 倍 (20dB) 时, 额 外 的 反 馈 电 容 C f 需 要 并 联 在 电 阻 R f 上, 避 免 高 频 的 振 荡 现 象 但 必 须 要 求 与 R f 组 成 的 极 点 频 率 高 于 f H ( 在 实 例 中 为 300KHz), 如 本 例 中 选 择 C f 为 5pF 时, 转 折 频 率 为 320KHz 可 以 满 足 要 求 设 计 的 电 路 图 : 图 2 大 增 益 模 式 工 作 电 路 结 构

典 型 应 用 电 路 图 3 典 型 应 用 电 路 图 4 两 声 道 叠 加 应 用 电 路

芯 片 的 封 装 如 没 特 别 提 示, 所 有 尺 寸 标 注 均 为 : 英 寸 ( 毫 米 ) 图 5 SOP 封 装 尺 寸 图 当 本 手 册 内 容 改 动 及 版 本 更 新 将 不 再 另 行 通 知, 保 留 所 有 权 利