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音频功率放大器NCP2890的原理与应用

时间:2018-01-12 理工毕业论文 我要投稿
摘要:介绍了安森美半导体(On Semi)公司A-B类音频功率放大器NCP2890的主要性能特点和基本工作原理,给出了用NCP2890设计音频功放的典型应用电路和设计方法。

1 概述

NCP2890是安森美半导体(On Semi)公司推出的经济高效、功能齐备的音频系列产品中的第一款音频功率放大器,它是专为手机和PDA等电池供电的无线设备而设计生产的,是一种质量非常优秀的无线应用A-B类音频功率放大器,可为客户提供卓越的音频性能。该器件在具有出众的电源抑制比(PSRR)和总谐波失真加噪声(THD+N)特性的同时,综合了外部控制增益特征和可调式开机与关机延时功能,并具有“开机和关机”控制电路,能消除开启和关闭此类音频功率放大器时产生的可听噪声,可灵活应用于便携式音频设备的设计中。NCP2890允许锂离子或锂聚合物电池直接供电,因而省却了额外的低压降稳压器(LDO),同时减少了电路板的占用空间并降低了整体成本。

2 芯片结构与性能参数

为满足特定市场的需求,NCP2890目前有Mi-crobump-9(2.25mm2)和Micro-8(14.7mm2)两种不同的封装形式,图1所示为其引脚排列图,各引脚的功能如表1列。

Microbump -9Micro8名 称功 能A14INM音频信号反输入端,外接Rf与RinA25OUTA反相输出端,外接负载A33INP同相输入端B1NAVM_P接地端B27VM接地端B36Vp电源输入端,电压范围为2.2V-5.5VC12BYPASS外接旁路电容端C28OUTB同相输出端,外接负载C31SHUTDOWN关断控制端,低电平有效

NCP2890内部包括671个晶体管、1899个MOS门电路,因而具有极佳的音频性能,表2给出了NCP2890的主要性能参数。

表2 NC2890主要性能参数

参 数最 小标 准最 大单 位电源电压(Vp)2.6 5.5V输出功(Po)0.28 1.08W效率(η) 63 %静态电流(Idd)1.51.74.0mA总高次谐波加噪声(THD N) 0.02 %电源抑制比(PSRR V ) -74 dB信噪比(SNR) 84 dB启动电压V(SDIH) 1.2 V关闭电压(VSDIL) 0.4 V启动时间(TWU) 285 ms关闭时间(TSD) 385 ms

3 应用电路设计

图2所示为NCP2890音频功放的典型应用电路,由图2可见,NCP2890外围只有用来调节增益的两个电阻、一个输入耦合电容、一个旁路电容等少数几个元件,因此所需外围器件极其简单。

3.1 电路工作原理

NCP2890内含两个完全一样的功率放大器,输入的音频信号经第一个功率放大器放大后从OUTA输出。电压增益由外接电阻Rf与Rin的比值决定。放大后的音频信号再经增益为1的第二个功率放大器进行反相放大,并从OUTB输出。由于OUTA端与OUTB端输出的音频功率信号大小相等、相位相反,且两个输出端(OUTA和OUTB)的直流静态电位相同(Vp/2),所以,扬声器可以直接连接到OUTA与OUTB端,而不用增加输出耦合电路。两个功率放大器的输出级均采用PMOS和NMOS晶体管特殊设计而成。正常导通时,其沟道电阻小于0.6Ω,因而其输出波形失真非常小。

一般的功率放大器在开启和关闭过程中会产生人耳可听到的噪声,为了消除这种可听噪声,在NCP2890内部专门设计了消噪声电路?,逻辑高电平加到开关控制端,旁路电容Cby上的直流电压值开始按指数规律增加,当电压值达到共模电压值(Vp/2)时,开始输出功率(此过程大约50ms);而关机时,控制端接低电平,负载被连接到接地端,输出功率为零,此时电路的直流静态电流小于100nA。

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