探索TAS5717/TAS5719：高性能數(shù)字音頻功率放大器的卓越之選

在當(dāng)今數(shù)字化音頻技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)代，音頻功率放大器作為音頻系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，其性能的優(yōu)劣直接影響著音頻的播放質(zhì)量。德州儀器（TI）推出的TAS5717和TAS5719數(shù)字音頻功率放大器，憑借其出色的性能和豐富的功能，在音頻市場(chǎng)中占據(jù)了重要的地位。本文將深入探討這兩款放大器的特點(diǎn)、功能以及應(yīng)用設(shè)計(jì)，為電子工程師們提供全面的參考。

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一、產(chǎn)品概述

TAS5717和TAS5719是TI推出的高效數(shù)字音頻功率放大器，分別支持2×10W和2×15W的輸出功率。它們采用了先進(jìn)的Class-D技術(shù)，具有高效、節(jié)能的特點(diǎn)，無(wú)需額外的散熱片，能夠有效降低系統(tǒng)成本和體積。此外，這兩款放大器還集成了無(wú)電容耳機(jī)放大器，為用戶(hù)提供了更加便捷的音頻解決方案。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

（一）音頻輸入/輸出

• 輸出功率：TAS5717支持2×10W輸出，TAS5719支持2×15W輸出，能夠滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
• 電源范圍：具有廣泛的PVDD范圍，從4.5V到26V，適用于多種電源系統(tǒng)。
• 高效Class-D操作：采用高效的Class-D操作模式，無(wú)需散熱片，降低了系統(tǒng)成本和體積。
• 串行音頻輸入：支持一個(gè)串行音頻輸入（兩個(gè)音頻通道），方便與數(shù)字音頻處理器和MPEG解碼器集成。
• I2C地址選擇：通過(guò)PIN（芯片選擇）進(jìn)行I2C地址選擇，方便系統(tǒng)配置。
• 采樣率支持：支持8kHz到48kHz的采樣率（LJ/RJ/I2S），能夠適應(yīng)不同的音頻格式。
• 耳機(jī)放大器：集成了無(wú)電容耳機(jī)放大器，提供立體聲耳機(jī)輸出（立體聲2-V RMS線路驅(qū)動(dòng)器）。

（二）音頻/PWM處理

• 獨(dú)立通道音量控制：支持獨(dú)立通道音量控制，范圍從24dB到靜音，提供精細(xì)的音量調(diào)節(jié)。
• 動(dòng)態(tài)范圍控制：可編程的兩頻段動(dòng)態(tài)范圍控制，能夠有效保護(hù)揚(yáng)聲器，提高音頻的動(dòng)態(tài)范圍。
• 揚(yáng)聲器EQ：14個(gè)可編程的雙二階濾波器（Biquads），用于揚(yáng)聲器EQ，優(yōu)化音頻性能。
• 濾波器系數(shù)：可編程的DRC濾波器和DC阻塞濾波器系數(shù)，提供靈活的音頻處理。
• 精細(xì)音量支持：支持0.125dB的精細(xì)音量調(diào)節(jié)，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)音量的精確控制需求。

（三）一般特點(diǎn)

• 串行控制接口：串行控制接口無(wú)需MCLK，采用工廠校準(zhǔn)的內(nèi)部振蕩器進(jìn)行自動(dòng)速率檢測(cè)，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。
• 表面貼裝封裝：采用48引腳、7mm×7mm的HTQFP封裝，適合表面貼裝工藝，便于PCB設(shè)計(jì)。
• PWM模式支持：支持AD、BD和三元PWM模式，提供靈活的音頻處理方式。
• 保護(hù)功能：具有熱保護(hù)和短路保護(hù)功能，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

三、產(chǎn)品功能詳解

（一）電源供應(yīng)

TAS5717/9僅需一個(gè)3.3V電源和典型的13V功率級(jí)電源，內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器為柵極驅(qū)動(dòng)電路提供合適的電壓。每個(gè)半橋都有獨(dú)立的電源引腳（PVDD_X），需要使用100nF的陶瓷電容進(jìn)行去耦，以確保最佳的電氣性能、EMI合規(guī)性和系統(tǒng)可靠性。此外，為了保證自舉電路的正常工作，需要在每個(gè)自舉引腳（BST_X）和功率級(jí)輸出引腳（OUT_X）之間連接一個(gè)33nF的陶瓷電容。

（二）I2C芯片選擇/耳機(jī)關(guān)閉

A_SEL/HP_SD是一個(gè)輸入引腳，在電源啟動(dòng)時(shí)可以拉高或拉低。高電平表示I2C子地址為0x56，低電平表示子地址為0x54。

（三）設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)

• 過(guò)流保護(hù)：設(shè)備在所有高端和低端功率級(jí)FET上都有獨(dú)立、快速反應(yīng)的電流檢測(cè)器。如果高電流情況持續(xù)存在，保護(hù)系統(tǒng)將觸發(fā)鎖存關(guān)閉，將功率級(jí)設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)。
• 過(guò)溫保護(hù)：當(dāng)設(shè)備結(jié)溫超過(guò)150°C（標(biāo)稱(chēng)值）時(shí)，設(shè)備將進(jìn)入熱關(guān)斷狀態(tài)，所有半橋輸出將設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)，并斷言FAULT為低電平。
• 欠壓保護(hù)：TAS5717/9的UVP和POR電路能夠在任何上電/下電和掉電情況下完全保護(hù)設(shè)備。當(dāng)AVDD或任何PVDD引腳的電源電壓降至UVP閾值以下時(shí)，所有半橋輸出將立即設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)，并斷言FAULT為低電平。

（四）時(shí)鐘、自動(dòng)檢測(cè)和PLL

TAS5717/9是一個(gè)從設(shè)備，接受MCLK、SCLK和LRCLK。時(shí)鐘部分使用MCLK或內(nèi)部振蕩器時(shí)鐘（當(dāng)MCLK不穩(wěn)定、超出范圍或不存在時(shí)）來(lái)產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘（DCLK），運(yùn)行頻率為PWM開(kāi)關(guān)頻率的512倍。設(shè)備能夠自動(dòng)檢測(cè)并設(shè)置內(nèi)部時(shí)鐘控制邏輯，以適應(yīng)所有支持的時(shí)鐘速率。

（五）串行數(shù)據(jù)接口

串行數(shù)據(jù)通過(guò)SDIN輸入，PWM輸出由SDIN推導(dǎo)得出。TAS5717/9的DAP接受16位、20位或24位左對(duì)齊、右對(duì)齊或I2S串行數(shù)據(jù)格式。

（六）PWM部分

TAS5717/9的DAP設(shè)備使用噪聲整形和復(fù)雜的非線性校正算法，實(shí)現(xiàn)了高功率效率和高性能的數(shù)字音頻再現(xiàn)。PWM部分接受來(lái)自DAP的24位PCM數(shù)據(jù)，并輸出兩個(gè)BTL PWM音頻輸出通道。此外，PWM部分還具有獨(dú)立通道的直流阻塞濾波器和去加重濾波器，以及可調(diào)的最大調(diào)制限制。

（七）I2C串行控制接口

TAS5717/9的DAP具有雙向I2C接口，兼容Inter IC（IC）總線協(xié)議，支持100kHz和400kHz的數(shù)據(jù)傳輸速率，用于單字節(jié)和多字節(jié)的讀寫(xiě)操作。控制接口用于對(duì)設(shè)備的寄存器進(jìn)行編程和讀取設(shè)備狀態(tài)。

（八）動(dòng)態(tài)范圍控制（DRC）

DRC方案具有單個(gè)閾值、偏移和斜率（均可編程），分別為高頻段左右聲道和低頻段左右聲道提供一個(gè)聯(lián)動(dòng)的DRC。DRC能夠自動(dòng)調(diào)整音量，使音量水平更加平穩(wěn)，同時(shí)避免音頻削波。

（九）PWM電平表

PWM電平表可以用于研究功率分布，通過(guò)讀取左右聲道的PWM電平表寄存器（ADDR=0x6B和ADDR=0x6C），可以獲取音頻的功率信息。

四、寄存器配置

TAS5717/9的寄存器配置非常豐富，涵蓋了時(shí)鐘控制、設(shè)備ID、錯(cuò)誤狀態(tài)、系統(tǒng)控制、音量調(diào)節(jié)、調(diào)制限制等多個(gè)方面。通過(guò)對(duì)這些寄存器的配置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的精確控制和優(yōu)化。例如，時(shí)鐘控制寄存器（0x00）可以自動(dòng)檢測(cè)和反映采樣率和MCLK頻率；音量寄存器（0x07 - 0x09）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主音量和各通道音量的獨(dú)立控制。

五、應(yīng)用設(shè)計(jì)

（一）耳機(jī)放大器應(yīng)用

TAS5717/9的立體聲輸出可以用作線路驅(qū)動(dòng)器或耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器，輸出2-Vrms立體聲。在使用耳機(jī)放大器時(shí)，有兩種應(yīng)用場(chǎng)景：

• 模擬輸入：將模擬輸入（單端）連接到HPL_IN（引腳1）和HPR_IN（引腳4），輸出連接到HPL_OUT（引腳2）和HPR_OUT（引腳3）?？梢允褂肏P_SD引腳來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉耳機(jī)放大器/線路驅(qū)動(dòng)器。
• I2S輸入：將HP_PWML和HP_PWMR信號(hào)輸入到低通濾波器（LPF），LPF的輸出連接到模擬輸入（HPL_IN和HPR_IN）。同時(shí)，需要對(duì)寄存器0x05進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，以啟用耳機(jī)輸出并關(guān)閉揚(yáng)聲器輸出。

（二）組件選擇

• 電荷泵：電荷泵飛跨電容用于在產(chǎn)生負(fù)電源電壓時(shí)傳輸電荷，PVSS電容必須至少等于電荷泵電容，以實(shí)現(xiàn)最大電荷傳輸。建議選擇低ESR電容，典型值為1μF。
• 去耦電容：為了確保低噪聲和低總諧波失真（THD），需要在設(shè)備的PVDD引腳附近放置一個(gè)1μF的低等效串聯(lián)電阻（ESR）陶瓷電容。
• 增益設(shè)置電阻：增益設(shè)置電阻Rin和Rfb的選擇需要考慮噪聲、穩(wěn)定性和輸入電容大小。推薦的電阻值可以參考文檔中的表格。
• 輸入阻塞電容：需要在音頻信號(hào)輸入引腳串聯(lián)DC輸入阻塞電容，以阻塞音頻源的DC部分，確保TAS5717/9輸入的正確偏置。

（三）無(wú)爆音上電

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)爆音上電，需要在電源斜坡上升和下降期間將HP_SD引腳保持低電平。在輸入交流耦合電容完全充電之前，不要將HP_SD引腳拉高，以確保交流耦合電容的正確預(yù)充電，實(shí)現(xiàn)無(wú)爆音上電。

六、總結(jié)

TAS5717和TAS5719數(shù)字音頻功率放大器以其高效的性能、豐富的功能和靈活的配置，為電子工程師們提供了優(yōu)秀的音頻解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求，合理選擇組件、配置寄存器，充分發(fā)揮這兩款放大器的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高性能的音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)，要注意設(shè)備的保護(hù)和上電順序，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。希望本文能夠?yàn)殡娮庸こ處焸冊(cè)谑褂肨AS5717和TAS5719時(shí)提供有價(jià)值的參考。你在使用這兩款放大器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。