安森美半导体真实耳机放大器—NCP2811
NCP2811 是一个立体声耳机放大器，可以为16Ω的负载提供100mW的输出，而且THD+N小于0.01%。同时NCP2811有两个版本：NCP2811A是外部可调增益版本，NCP2811B是固定增益版本。这两种版本同时提供µBump 12引脚封装，芯片的整个封装尺寸只有1.5mm×2mm，0.5mm的管脚间距，同时也提供QFN 3×3的封装，芯片内部集成了Click Noise消除电路，可以有效地抑制Pubclic Noise。
图1 NCP2811A真接地耳机放大器原理图
图1为NCP2811A的框架原理图。左上角为产生负电源的Pop模块，左边中间是Pob Clicke消除电路，左下角是外部增益设置的电路，包括反馈电阻、输入电阻和输入电容。右边为两个输出，采用真实接地的接法，不需要隔直电容。
NCP2811B与NCP2811A的主要区别在于它将增益设置放到了内部。芯片内部已经集成了反馈电阻和输入电阻，因此电路的外围只需要提供输入电容就可以了。
NCP2811A/B特性
• 真接地耳机放大器
- 省去2个外部隔直流(DC blocking)大电容
- 能够使用4点连接器，麦克风和耳机使用相同接地引脚
• 提供内部增益版本(B)或可调节增益版本(A)
• 零爆音噪声电路
• 高PSRR(-100dB)
• 低噪声放大器(7 µVrms AW)，信噪比(SNR) = 105dB
• CSP-12引脚1.5mm×2mm封装
NCP2811关键性能测试
THD+N
首先测试NCP2811的总谐波失真（THD）和噪声（N），即THD+N。可以看到，在5V供电时，它的最大输出功率可以达到110mW，所以它的驱动能力很强。同时它在16Ω的负载以及32mW的测试条件下，只有0.015%的THD+N。
PSRR
在电源供电为3.6V时，在217Hz处其PSRR在-100dB以下。不论是左声道输出还是右声道输出，它的PSRR都在-100dB以下。
串扰
在测试条件为Vbat=3.6V的情况下，可以看到无论是左声道对右声道，还是右声道对左声道，它的串扰都在-80dB以下。
输出对地保护
NCP2811器件集成了内部短路保护功能，如果两个输出对地有短路状况存在的话，内部自动会启动一个短路保护，这时每个输出管脚对地的电流不会超过300mA。
NCP2811外部元件的选择
对于NCP2811A进行增益设定所需要的电阻包括反馈电阻和输入电阻，用来设定NCP2811A的闭环增益，建议将闭环增益设定在1至10之间，对于输入电容来讲，Rin和Cin是作为一个高通滤波器来使用的，选择适当的Cin，使Cin和Rin的低通滤波器截止频率低于20Hz。可按照如下公式计算：
闭环增益
输入电容Fc=1/2πRinCin
对于NCP2811B，它的内部集成输入电阻是20K，所以按照20K选择输入电容。
在电荷泵电容选择方面，推荐使用低等效串联电阻（ESR）的陶瓷电容（建议X7R或X5R）。在负电压产生期间，泵电容(又称飞跨电容)传递能量。输出电容（Cpvm）要大于等于泵电容，最小的最小的泵电容电容 (Cfly)和Cpvm的值是1µF(0402封装尺寸)。对于输入电容，推荐低ESR的陶瓷电容(建议X7R或X5R)，建议最低选择1µF的电容值。
NCP2811是高性能运算放大器，所以驱动电容性负载时运算变压器会变得不太稳定。如果在实际设计中需要电容性ESD保护，建议在NCP2811输出与ESD保护之间串联一个10Ω电阻，将电容性负载效应降至最低，如图2所示。
图2 输出端ESD保护电容
图3 基本常规设计
耳机驱动器的选型指南
常规的耳机放大器是需要隔直电容的，如图3所示，从左侧看，它需要输入电容、输入电阻和反馈电阻来设定它的增益和高通截止频率，同时它的内部也集成了一个噪声消除电路，并提供一个1/2Vbat的偏置电压。在芯片的右侧有两个输出，通过隔直电容后接到左右声道的耳机上。在电容之前，在芯片上实际上是有一个直流偏置的，一般是在1/2VDD上面，但在电容之后，它实际上是一个纯交流信号，不会有直流电平。
图4所示为一个基本虚拟接地的设计。这种电路也是需要输入电容、输入电阻和反馈电阻来设定整个环路增益以及输入高通滤波器的截止频率。同时它内部也需要集成一个偏置电压，而且这个偏置电压会提供两个管脚接到耳机的反馈端，耳机实际上是接到了OUT_L和OUT_I之间，或者是OUT_R和REF_I之间。此时在耳机的两端都有一个1/2VDD 的直流电平存在，当然，最后抵达到耳机的实际上是一个交流的音频信号，而没有一个直流偏置在上面。
图4 基本虚拟接地设计
图5 基本的真实接地设计
图5是一个基本的真实接地的耳机放大器，芯片的最左侧实际上采用的是差分的输入，所以会有四个输入引脚，包括四个输入电容。内部包含一个多路器，同时也会集成一个负电源的供电部分，包括在框图的左下角，有一个CHARGE PUMP模块，在芯片的右下角提供了一个控制接口，芯片中间偏右是两个放大器。右侧耳机的地是接到真实的大地上，而且OUTL和OUTR的波形完全是以地为参考的，只是一个纯粹的交流信号，没有任何的直流偏置。
从兼容性方面来讲，虚拟接地的设计耳机连接器上的虚拟接地需要额外的引脚，而且会产生天线效应，所以它不兼容标准的耳机连接器；对于真实的接法，耳机放大器的地和耳机的地可以和主地共享，能够兼容标准的耳机连接器，所以说真实接地的耳机放大器是客户的首选。
|
||||||
 |
||||||
|
||||||
