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* 所屬類別： (不超過20項)	電源產品分類： UPS電源穩壓電源 EPS電源變頻電源凈化電源特種電源發電機組開關電源(AC/DC) 逆變電源(DC/AC) 模塊電源(DC/DC) 電源應用分類：通信電源電力電源車載電源軍工電源航空航天電源工控電源 PC電源 LED電源電鍍電源焊接電源加熱電源醫療電源家電電源便攜式電源充電機(器) 勵磁電源電源配套分類：功率器件防雷浪涌測試儀器電磁兼容電源IC 電池/蓄電池電池檢測變壓器傳感器軸流風機電子元件連接器及端子散熱器電解電容 PCB/輔助材料新能源分類：太陽能(光伏發電) 風能發電潮汐發電水利發電燃料電池其他類：其他
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* 內容：	<P>    為了滿足消費者對耳機音頻質量更高的要求，手機、GPS和MP3播放器等便攜消費類設備需要高質量的立體聲耳機放大器。而設計人員在設計立體聲耳機<STRONG><A href="http://www.sdytech.com/business/39830.htm" target=_blank>放大器</A></STRONG>輸出段時，需要從橋接負載、電容耦合、虛擬接地及真實接地等不同選擇中選出更適合的方案。</P> <P>    這些不同的輸出段設計選擇各有其優缺點，如橋接負載的動態范圍較大，支持單電源工作，但不兼容立體聲耳機；電容耦合兼容立體聲耳機，同時支持單電源工作，卻存在需要大電容及高通濾波等問題；虛擬接地也支持單電源，無需耦合電容，但若有麥克風，就不兼容立體聲耳機。</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2009/200909/20090901151103188.jpg" border=0></P> <P align=center><FONT style="FONT-FAMILY: 楷體_GB2312" color=#808080>圖1：不同立體聲音頻放大器輸出段設計電路圖</FONT></P> <P>    相比較而言，真實接地輸出設計體現出更多的應用優勢，如支持立體聲耳機，無需大解耦電容，從而節省電路板空間及避免大電容可能較貴的成本，改善低頻響應性能，并提高電源抑制比(PSSR)。此外，包括音頻和直流偏置在內的所有信號的參考電平相同，將串擾減至最小，并支持帶4點插孔(4 points jack)的標準附件。特別是采用這種設計的放大器更易于實現靜電放電(ESD)/電磁干擾(EMI)保護。當然，采用真實接地也會付出占位面積方面的代價，這種立體聲放大器會比常規立體聲放大器尺寸大50%。但綜合來看，真實接地立體聲耳機放大器為客戶提供更多的應用優勢，成為客戶理所當然的選擇。{$page$}</P> <P><STRONG>“真實接地”輸出段設計的挑戰及解決方案</STRONG><BR>    不過，對設計人員而言，立體聲耳機音頻放大器輸出段真實接地設計并不容易。因為與虛擬接地等其它設計支持單電源工作不同，真實接地設計中，放大器需要采用雙電源工作，即同時需要正電源電壓和負電源電壓，而負電源電壓的產生并非易事。</P> <P>    可以考慮兩種方案來產生負電壓。一是利用電感式降壓轉換器，二是利用電荷泵。電感式降壓轉換器采用電感作為儲能及傳遞能量的介質(見圖2a)。這種方案中，MOSFET導通時，電感充電，充電電流方向如紅色線條所示，此時肖特基二極管截止；MOSFET關閉時，肖特基二極管導通，電感放電，放電電流方向如藍色線條所示，同時給電容充電。由于電容正極接地，故給電容的充的電壓為負電壓，即輸出為負電壓。這種產生負電壓的方案效率極高，且能提供大電流，但其問題在于所采用的電感跟在輸出段移除的電容尺寸一樣大、價格一樣貴，即不能體現出減小電路板占用空間和降低成本的優勢。</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2009/200909/20090901151335937.jpg" border=0></P> <P align=center><FONT style="FONT-FAMILY: 楷體_GB2312" color=#808080>圖2：兩種負電壓產生方案的電路原理圖{$page$}</FONT></P> <P>    電荷泵式轉換器常用于反壓型直流-直流(DC-DC)轉換，即輸入正電壓，輸出負電壓，電路中采用電容作為儲能及傳遞能量的介質。這種方案中包含4個開關及2個電容(C1和C2)，見圖2b。如圖所示，C1左側的兩個開關導通時，右側的兩個開關關閉，C1充電(見紅色線條)；下一個時序時，C1左側的兩個開關關閉，右側的兩個開關導通，C1放電，并給電容C2充電。由于C2正極接地，故C2上充的電壓是負電壓，即輸出負電壓。如今便攜電子產品中電荷泵電路的開關頻率越來越高，故不需要使用尺寸大、價格貴的大電容。這便是電荷泵方案的一大優勢，其它優勢還包括在產生負電壓時效率極高，這些優勢讓其在產生負電壓方面備受青睞。不過，在實際應用中，還要注意一些問題，如要使用隔離晶體管，防止結二極管導電；且需要其它功能來恰當偏置隔離晶體管，確保結二極管反向偏置。<BR>                                  <BR>    從電源架構來看，“真實接地”立體聲耳機音頻放大器采用“穩壓器(如電荷泵式轉換器)+放大器”架構(見圖3)，這種架構的電源抑制比(PSSR)比音頻放大器直接連接在電池正極電壓(Vbat)與電池負極電壓(-Vbat)之間的系統高。而對便攜消費類產品而言，音頻放大器必須具有較高的PSSR，從而避免受到電源與布線噪聲的干擾。</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2009/200909/20090901151535288.jpg" border=0></P> <P align=center><FONT style="FONT-FAMILY: 楷體_GB2312" color=#808080>圖3：NCP2811A(外部可調節增益)無電容立體聲耳機變壓器功能框圖{$page$}</FONT></P> <P><STRONG>NCP2811 A/B無電容真實接地立體聲耳機放大器特性及優勢<BR></STRONG>    安森美半導體身為全球領先的高性能、高能效硅方案供應商，為便攜消費應用推出一系列的無噪聲音頻放大器，如用于揚聲器的NCP2991/0、NCP2892、NCP2890/NCV2890、NCP4894、NCP2820/20A/30，以及用于立體聲耳機的NCP2809和NCP2811。其中，NCP2809采用虛擬接地設計，而NCP2811是一款無電容(NoCap™)真實接地立體聲耳機放大器。這器件采用“電荷泵+放大器”式電源架構，應用了真實接地設計，內置的電荷泵架構同時提供正電源電壓(VRP)及負電源電壓(VRM)，讓放大器輸出段省下2個外部隔直(DC blocking)大電容，并能夠使用4點連接器，讓麥克風和耳機使用相同接地引腳，高效利用引腳資源。</P> <P>    NCP2811在采用5 V電源電壓工作時，為16 Ω的耳機負載提供100 mW功率，背景噪聲僅為7 µVrms AW，總諧波失真(THD)+噪聲(N)小于0.01%。此外，NCP2811內置爆音(Pop)及嘀噠(Click)噪聲消除電路，讓消費者不會聽到擾人的噪聲；-100 dB的高PSSR，進一步提高噪聲抑制水平；105 dB的信噪比(SNR)更是提升音質，增強消費者音頻體驗質量。這器件還抑制EMI，且在關閉模式消耗極低的電流，幫助延長電池使用時間。</P> <P>    NCP2811采用節省空間的CSP 12引腳封裝，尺寸僅為1.5×2 mm，引腳間距0.5 mm；此外還提供QFN 3×3 mm封裝。NCP2811包含兩個版本：NCP2811A為外部可調節增益版本，而NCP2811B為內部固定增益版本。{$page$}</P> <P><STRONG>NCP2811外部元件選擇</STRONG><BR>    設計人員應用NCP2811真實接地立體聲耳機變壓器時，還涉及到外部元件選擇的問題。如對外部可調節增益的NCP2811A而言，需要設定增益；而其閉環增益由電阻Rf和Rin決定，建議閉環增益設定在1至10的范圍內。</P> <P>    在輸入端的電容選擇方面，輸入電阻Rin + 輸入電容Cin使高通濾波器阻隔低頻，Cin的選擇應使Cin – Rin低通濾波器截止頻率(fc)低于20 Hz。</P> <P>    而在電荷泵電容方面，應當選擇低等效串聯電阻(ESR)的陶瓷電容(建議X7R或X5R)；另外，在負電壓產生期間，飛跨(flying)電容(Cfly)充當能量傳遞作用，而Cpvm(參見圖3)電容至少要等于Cfly，使能量傳遞增至最大。最小的Cfly和Cpvm值是1 µF(0402封裝尺寸)，可以選擇TDK的 C1005X5R0J105K及Murata的GRM155R60J105K19。解耦電容方面，同樣建議選擇X7R或X5R規格的低ESR陶瓷電容，而且建議最低選擇1 µF電容值。</P> <P>    前所述，NCP2811這樣的真實接地設計易于實現ESD保護。對于NCP2811而言，它基本上是高性能的運算放大器，而運算放大器在驅動電容性負載時會變得不穩定。因此，如果設計中需要電容性ESD保護，建議在NCP2811輸出與ESD保護電路之間串聯增加2顆10 Ω電阻，從而將電容性負載效應降至最低。</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2009/200909/20090901151711906.jpg" border=0></P> <P align=center><FONT style="FONT-FAMILY: 楷體_GB2312" color=#808080>圖4：設計中需要電容性ESD保護時，建議在NCP2811輸出與ESD保護間串聯電阻</FONT></P> <P><STRONG>總結：<BR></STRONG>    便攜消費類設備需要高質量的立體聲耳機放大器，滿足消費者對更佳音頻體驗的需求。立體聲耳機放大器輸出段設計有橋接負載、電容耦合、虛擬接地和真實接地等不同選擇，其中真實接地提供眾多的應用優勢，是客戶理所當然的選擇。但真實接地設計中，放大器需要采用雙電源工作，其中的負電壓產生成為難題。有利的是，安森美半導體推出NCP2811無電容(NoCapTM)真實接地立體聲耳機放大器，這器件采用“電荷泵+放大器”的電源架構，電荷泵同時產生正電壓和負電壓，幫助省下輸出端2個隔直大電容，騰出更多板級空間。這器件還提供低噪聲及高信噪比和高電源抑制比，具有優異的噪聲抑制水平，再加上小尺寸的CSP-12封裝，非常適合手機、MP3播放器和GPS等空間受限的消費類設計。■</P>