關(guān)鍵詞：立體聲3W BTL/200mW耳機 功放IC MAX9760
１ 概述
美國美信公司生產(chǎn)的ＭＡＸ９７６０是一種３Ｗ（＠ＲＬ＝３Ω）橋接負載（ＢＴＬ）立體聲揚聲器功率放大器和２００ｍＷ（＠ＲＬ＝１６Ω）立體聲頭載耳機放大器單片ＩＣ。該器件帶有頭載耳機感測、２∶１輸入多路轉(zhuǎn)接器、專有的咔嗒聲與喀嚦聲抑制等特征。在１ｋＨｚ下有１００ｄＢ的超高電源抑制比（ＰＳＲＲ），因此，ＭＡＸ９７６０可在不帶線性調(diào)整器４．５～５．５Ｖ的單噪聲電源下正常工作。而０．００２％的超低（ＴＨＤ＋Ｎ）則可保證音頻信號的清潔和低失真放大。ＭＡＸ９７６０的其它特點包括：４ｍＶ的低輸出失調(diào)電壓、１３ｍＡ的低靜態(tài)電源電流和１０μＡ的關(guān)閉電流等。此外，器件的靜音功能還可使輸出快速使能或截止。
ＭＡＸ９７６０的耳機感測輸入可檢測耳機插孔的存在，它既可使放大器連接為揚聲器模式，同時也可使放大器自動連接為耳機模式。其放大器增益可在外部設(shè)定。２∶１的輸入多路轉(zhuǎn)接器允許選擇多重音頻源。另外多路轉(zhuǎn)換器通過外部均衡器網(wǎng)絡(luò)的選擇，還可用作對揚聲器頻率響應(yīng)限制的補償。ＭＡＸ９７６０的各種功能均可通過串行數(shù)據(jù)線（ＳＤＡ）和串行時鐘線（ＳＣＬ）組成的、與Ｉ２Ｃ／ＳＭＢｕｓ兼容的２線串行接口來進行控制。
ＭＡＸ９７６０與同系列器件ＭＡＸ９７６１／２／３一樣，采用２８腳ＱＦＮ封裝或２８腳ＴＳＳＯＰ－ＥＰ封裝，它們的引腳排列如圖１所示。
ＭＡＸ９７６０的應(yīng)用領(lǐng)域主要是筆記本ＰＣｓ、小型平板ＰＣｓ、便攜式ＤＶＤ播放機、ＰＣ音頻外圍設(shè)備（和Ｃａｍｃｏｒｄｅｒｓ）等。
圖2 MAX9760芯片電路組成
２ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能
ＭＡＸ９７６０內(nèi)有立體聲揚聲器功率放大器和立體聲單端連接（ＳＥ）頭載耳機放大器、２∶１輸入多路轉(zhuǎn)換器、耳機傳感器和咔嗒聲與喀嚦聲抑制電路。圖２是ＭＡＸ９７６０的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表１列出了ＭＡＸ９７６０的引腳功能。
表1 MAX9760的引腳功能
| 引 腳 |
功 能 | ||
| QFN封裝 | TSSOP封裝 | 名稱 | |
| 1 | 26 | SDA | 雙向串行數(shù)據(jù)I/O |
| 2 | 27 | INT | μC中斷輸出 |
| 3 | 28 | VDD | 電源 |
| 4 | 1 | SVDD | 待機電源。該腳連接到待機電源，或通過一只肖特基二極管和一只220F電容連接到地；或若不需要無咔嗒聲操作，則該將腳短路到VDD |
| 5 | 2 | INL1 | 左通道輸入1 |
| 6 | 3 | INL2 | 左通道輸2入 |
| 7 | 4 | GAINLA | 左通道增益設(shè)置A |
| 8 | 5 | GAINLB | 左通道增益設(shè)置B |
| 9、13、23、27 | 6、10、20、24 | PGND | 電源地 |
| 10 | 7 | OUTL+ | 左通道橋式放大器天輸出，同時也用作左通道耳機放大器輸出 |
| 11、25 | 8、22 | PVDD | 輸出放大順電源 |
| 12 | 9 | OUTL- | 左通道橋式放大器負輸出 |
| 14 | 11 | SHDN | 有源低電平關(guān)閉，正常操作時該腳連接到VDD |
| 15 | 12 | ADD | 地址選擇。為邏輯1時，設(shè)置地址LSB為1；為邏輯0時，設(shè)置LSB為0 |
| 16 | 13 | HPS | 耳機傳感輸入。邏輯高電平可使IC作為SE耳機放大器使用；一個邏輯低電平可使IC用作BTL揚聲器放大順 |
| 17 | 14 | BIAS | DC偏置旁路，該腳應(yīng)連接一電容到地 |
| 18 | 15 | GND | 地 |
| 19 | 16 | INR1 | 右通道輸入1 |
| 20 | 17 | INR2 | 右通道輸入2 |
| 21 | 18 | GAINRB | 右通道增益設(shè)置A |
| 22 | 19 | GAINRB | 右通道增益設(shè)置B |
| 24 | 21 | OUTR+ | 右通道橋式放大器正輸出，同時也用作右通道耳機放大器輸出 |
| 26 | 23 | OUTR- | 右通道橋式放大器負輸出 |
| 28 | 25 | SCL | 串行時鐘線 |
３ 工作原理
３．１ 輸入多路轉(zhuǎn)換器
ＭＡＸ９７６０內(nèi)部的２∶１輸入多路轉(zhuǎn)換器允許輸入在兩個立體聲源之間進行選擇。兩個多路轉(zhuǎn)換器則由控制寄存器中的位１控制。其中一個邏輯低電平選擇輸入ＩＮ＿１，另一個邏輯高電平選擇輸入ＩＮ＿２。當從音頻源到ＩＣ的ＩＮ＿１和ＩＮ＿２腳連接兩只差分輸入電阻時，增益將從２增加到４。此外，輸入多路轉(zhuǎn)換器也允許揚聲器均衡網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換進入到揚聲器信號通路。
３．２ 耳機傳感使能與耳機傳感輸入
ＭＡＸ９７６０的ＨＰＳ腳可通過ＨＰＳＤ位使能。同時，通過ＨＰＳＤ可使器件在自動檢測模式或固定模式下操作。ＨＰＳ設(shè)置如表２所列。
表2 HPS設(shè)置
| 輸 入 | 模式 |
增 益 路 徑 | ||
| HSPD | HPS | 揚聲器/耳機（SPKR/HP） | ||
| 0 | 0 | × | BTL | 選擇GAIN A通路 |
| 0 | 1 | × | SE | 選擇GAIN B通路 |
| 1 | × | 0 | BTL | 增益通路由寄存器（02h）GAINAB控制位選擇 |
| 1 | × | 1 | SE | 增益通路由寄存器（02h）控制位選擇 |
在ＨＰＳ腳上加一個低于０．７ＶＤＤ的電壓可使器件工作在揚聲器模式。而當ＨＰＳ腳電壓高于０．９ＶＤＤ時，器件將進入耳機模式，同時將使揚聲器放大器靜音。為了實現(xiàn)自動耳機檢測，可將ＨＰＳ腳連接到三線耳機插座的控制腳，如圖３所示。這樣，在無耳機出現(xiàn)時，便可由Ｒ１和Ｒ２電阻分壓器產(chǎn)生一個低于０．７ＶＤＤ的電壓施加到ＩＣ的ＨＰＳ腳，以將ＩＣ設(shè)置為揚聲器模式，同時，可使增益設(shè)置被預(yù)置至ＧＡＩＮＡ。當耳機插頭插入到耳孔中時，控制腳將從觸點斷開，ＨＰＳ腳通過Ｒ１連接到ＶＤＤ，以將ＩＣ設(shè)定在耳機模式，此時增益設(shè)置被預(yù)置于ＧＡＩＮＢ。當ＩＣ在揚聲器模式時，電阻Ｒ３用于阻止音頻信號耦合至ＨＰＳ腳。
４ 數(shù)字接口操作
ＭＡＸ９７６０的ＳＤＡ和ＳＣＬ與Ｉ２Ｃ／ＳＭＢｕｓ兼容。通過ＳＤＡ和ＳＣＬ可使ＭＡＸ９７６０與時鐘速率為４００ｋＨｚ的主機（一個典型微控制器）進行雙向通信。此時ＭＡＸ９７６０僅是一個發(fā)射／接收從器件，它依賴主機產(chǎn)生時鐘信號。通常由主機啟動數(shù)據(jù)和時鐘在總線上的傳送，并由主機通過發(fā)射適當?shù)牡刂罚ǜS一個命令或數(shù)據(jù)字）給ＭＡＸ９７６０。每個發(fā)射順序由一個開始條件和一個停止條件組成。字長為８位，并總是跟隨在一個應(yīng)答時鐘脈沖之后。
４．１ 開始和停止條件
主機通過發(fā)出一個開始條件來啟動通信。開始條件出現(xiàn)在ＳＣＬ為高電平時ＳＤＡ的下降沿，而停止條件則在ＳＣＬ為高電平時，由ＳＤＡ的上升沿來確定。具體見圖４所示。
４．２ 確認（ＡＣＫ）位
第九位ＡＣＫ通常附加到任意８位數(shù)據(jù)字上。ＭＡＸ９７６０在接收每個地址或數(shù)據(jù)時，都將產(chǎn)生一個ＡＣＫ位。
４．３ 從地址
總線主機通過發(fā)送一個開始條件和７位從地址?如圖５?和主機進行通信。空閑時，ＩＣ會等待后面的從地址的一個開始條件。地址字的最低有效位?ＬＳＢ?是讀／寫?Ｒ／ Ｗ?位，Ｒ／ Ｗ為０時，選擇寫；Ｒ／ Ｗ為１時，選擇讀。當接收到合適地址后，ＭＡＸ９７６０將發(fā)送一個ＡＣＫ位。ＭＡＸ９７６０在出廠前已有一個工廠／用戶的已編程地址。圖５為從地址命令格式。用戶可通過ＡＤＤ?腳?重新設(shè)置地址位Ａ６～Ａ０中的Ａ０和Ａ１。也就是說，將ＡＤＤ分別連接ＶＤＤ、ＧＮＤ、ＳＣＬ或ＳＤＡ腳時，可分別重新確定從地址的最后兩位Ａ０和Ａ１，具體如表３所列。
表3 I2C從地址
| ADD連接 | I2C地址 |
| GND | 1001000 |
| VDD | 1001001 |
| SDA | 1001010 |
| SCL | 1001011 |
４．４ 寫數(shù)據(jù)格式
ＭＡＸ９７６０配置有靜音（ＭＵＴＥ）寄存器、關(guān)閉（ＳＨＤＮ）寄存器和控制寄存器三個寄存器。其中靜音寄存器是一個設(shè)置靜音狀態(tài)的讀／寫寄存器。該寄存器的位３（ＭＵＴＥＬ）和位４（ＭＵＴＥＲ）分別用于控制左、右通道。而關(guān)閉寄存器是控制器件加電狀態(tài)的讀／寫寄存器。其位０為邏輯高電平時，關(guān)閉ＩＣ，而在位２～７中，一個邏輯高電平將復(fù)位所有寄存器到缺省設(shè)置。第三是控制寄存器，
這是決定器件配置的一個讀／寫寄存器，主要用于對ＩＣ進行配置。
４．５ 讀數(shù)據(jù)格式
在讀模式（Ｒ／ Ｗ＝１）狀態(tài)時，ＭＡＸ９７６０會把選擇寄存器的內(nèi)容寫到總線上，此時數(shù)據(jù)將反方向流到后面的地址并確認，主機將對包括讀唯一狀態(tài)寄存器在內(nèi)的全部寄存器內(nèi)部進行讀操作。
４．６ 中斷輸出
ＭＡＸ９７６０的中斷輸出（ＩＮＴ）通常在ＨＰＳ狀態(tài)變化時被觸發(fā)。在正常操作期間，從插座插入或移開時，系統(tǒng)都將通過ＨＰＳ檢測以使ＩＮＴ置為高電平。
圖6 MAX9760典型應(yīng)用電路
５ 應(yīng)用電路
ＭＡＸ９７６０的典型應(yīng)用電路如圖６所示。圖中ＭＡＸ９７６０為立體聲ＢＴＬ揚聲器放大器和ＳＥ頭載耳機放大器。ＭＡＸ９７６０的數(shù)字接口連接于微控制器，并由微控制器啟動總線數(shù)據(jù)傳輸。ＭＡＸ９７６０的左／右通道輸入信號來自編解碼器，在ＩＮＬ２和ＩＮＲ２信號輸入通路設(shè)置有高通濾波器（ＨＰＦ）。每個通道有兩個增益（Ａ和Ｂ）可供選擇：在揚聲器模式選擇增益Ａ（增益Ｂ不履行）；在耳機模式選擇增益Ｂ（增益Ａ缺省）。輸入電阻ＲＩＮ可用于決定輸入放大器的增益（ＡＶＩＮ＝－１０ｋΩ／ＲＩＮ），放大器輸出腳（ＯＵＴＬ＋和ＯＵＴＲ＋）與增益設(shè)置點（ＧＡＩＮＬ Ａ／Ｂ與ＧＡＩＮＲ Ａ／Ｂ）之間的反饋電阻ＲＦ用于設(shè)定輸出放大器的增益（ＡＶＯＵＴ＝－ＲＦ／１０ｋΩ）。其總增益由ＲＦ和ＲＩＮ決定：
ＡＶ＝ＡＶＩＮ×ＡＶＯＵＴ＝ＲＦ／ＲＩＮ
在耳機模式下，高頻端有效反饋電阻ＲＥＦＦ＝ＲＦ１× ＲＦ２／（ＲＦ１＋ＲＦ２）時，ＣＦ可視為短路。而對于ＲＦ１和ＲＦ２、ＣＦ組成的低音提升電路，其低頻端ＣＦ可視為開路（此時ＲＥＦＦ＝ＲＦ１）。
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