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外文翻译--半导体.doc

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外文翻译--半导体.doc

ABSTRACTONSEMICONDUCTORONSEMICOMPANYABTYPEMAINNCP2890AUDIOPOWERAMPLIFIERPERFORMANCECHARACTERISTICSANDTHEBASICWORKINGPRINCIPLE,GIVETHEDESIGNOFTHENCP2890AUDIOAMPLIFIERWITHATYPICALAPPLICATIONCIRCUITANDDESIGNMETHODKEYWORDSNCP2890;ABTYPE;AUDIOAMPLIFIER1OUTLINESONSEMICONDUCTORNCP2890AREONSEMIHASINTRODUCEDCOSTEFFECTIVE,FULLFEATUREDAUDIOSERIESPRODUCTSOFTHEFIRSTAUDIOPOWERAMPLIFIER,ITISDESIGNEDFORMOBILEPHONEANDPDA,SUCHASBATTERYPOWEREDWIRELESSDEVICESDESIGNEDFORPRODUCTION,AREONEKINDSOFVERYGOODQUALITYWIRELESSAPPLICATIONSABTYPEAUDIOPOWERAMPLIFIERCANPROVIDECUSTOMERSWITHSUPERIORAUDIOPERFORMANCETHEDEVICEHASASUPERIORPOWERSUPPLYREJECTIONRATIOPSRRANDTOTALHARMONICDISTORTIONPLUSNOISETHDNCHARACTERISTICSATTHESAMETIME,ACOMBINATIONOFEXTERNALCONTROLGAINCHARACTERISTICSANDADJUSTABLEBOOTANDSHUTDOWNTIMEDELAYFUNCTION,ANDHAVEASTARTUPANDSHUTDOWNCONTROLCIRCUITTHATCANELIMINATETHEOPENINGANDCLOSINGOFSUCHAUDIOPOWERAMPLIFIERGENERATEDAUDIBLENOISE,CANBEFLEXIBLYUSEDINPORTABLEAUDIOEQUIPMENTDESIGNNCP2890ALLOWSLITHIUMIONORLITHIUMPOLYMERBATTERYDIRECTPOWERSUPPLY,ANDTHUSOBVIATESTHEEXTRALOWDROPOUTREGULATORSLDO,WHILEREDUCINGBOARDSPACEANDREDUCESTHEOVERALLCOST2CHIPSTRUCTUREANDPERFORMANCEPARAMETERSTOMEETTHESPECIFICNEEDSOFTHEMARKET,NCP2890CURRENTLYHAVEMICROBUMP9225MM2ANDMICRO8147MM2TWODIFFERENTKINDSOFPACKAGINGFORMS,SHOWNINFIGURE1WITHITSPINDIAGRAM,ALLCITEDTHEFUNCTIONOFTHEFOOTSUCHASTABLE1NCP2890INCLUDE671INTERNALTRANSISTOR,MOSGATE1899,WHICHHASEXCELLENTAUDIOPERFORMANCE,TABLE2GIVETHENCP2890THEMAINPERFORMANCEPARAMETERSTABLE2NC2890MAINPERFORMANCEPARAMETERS3APPLICATIONCIRCUITDESIGNFIGURE2SHOWSATYPICALNCP2890AUDIOAMPLIFIERAPPLICATIONCIRCUIT,FIGURE2CANBESEENFROM,NCP2890EXTERNALONLYUSEDTOADJUSTTHEGAINOFTHETWORESISTORS,ANINPUTCOUPLINGCAPACITOR,ABYPASSCAPACITOR,SUCHASASMALLNUMBEROFCOMPONENTS,THEREFORETHEEXTERNALREQUIREMENTSDEVICESEXTREMELYEASY31WORKINGPRINCIPLECIRCUITNCP2890CONTAINSTWOIDENTICALPOWERAMPLIFIERS,THEINPUTAUDIOSIGNALBYTHEFIRSTPOWERAMPLIFIERAMPLIFIEDTHEOUTPUTFROMTHEOUTAVOLTAGEGAINBYEXTERNALRESISTORRFANDRINTHERATIOOFTHEDECISIONTHEAUDIOSIGNALAMPLIFIEDBYTHEGAINOFONEANDTHENTHESECONDPOWERAMPLIFIERRPENLARGE,ANDOUTBOUTPUTBECAUSEOFOUTAANDOUTBCLIENTSIDEAUDIOOUTPUTSIGNALPOWEREQUALTOTHESIZE,PHASECONTRAST,ANDTWOOUTPUTSOUTAANDOUTBDCTHESAMESTATICPOTENTIALVP/2,SO,SPEAKERSCANBECONNECTEDDIRECTLYTOTHECLIENTOUTAANDOUTB,RATHERTHANINCREASETHEOUTPUTCOUPLINGCIRCUITTWOPOWERAMPLIFIEROUTPUTSTAGEUSINGPMOSANDNMOSTRANSISTORSBYTHESPECIALDESIGNNORMALCONDUCTION,THECHANNELRESISTANCEOFLESSTHAN06Ω,ANDTHUSITSOUTPUTWAVEFORMDISTORTIONISVERYSMALLGENERALPOWERAMPLIFIERINTHEOPENANDTURNOFFTHEPROCESSWILLPRODUCETHEHUMANEARCANHEARTHENOISE,INORDERTOELIMINATEAUDIBLENOISE,INHOUSEDESIGNEDNCP2890NOISEELIMINATIONCIRCUITBOOTTIME,ADDTHESWITCHCONTROLLOGICHIGHENDOFBYPASSCAPACITORCBYONTHEDCVOLTAGEVALUESBEGINTOINCREASEEXPONENTIALLYWHENTHEVOLTAGEVALUEREACHESTHEVALUEOFCOMMONMODEVOLTAGEVP/2WHENTHEBEGINNINGOFOUTPUTPOWERTHISPROCESSAROUND50MS;ANDSHUTDOWN,THECONTROLLOWLEVELTERMINATION,LOADTOBECONNECTEDTOTHEGROUNDINGTERMINAL,THEOUTPUTPOWERTOZERO,WHENTHEDCCIRCUITQUIESCENTCURRENTLESSTHAN100NA32CIRCUITELEMENTPARAMETERSRINANDRFAMPLIFIERUSEDTOSETTHECLOSEDLOOPGAIN,NCP2890INORDERTOOPTIMIZETHEPERFORMANCEOFTHECLOSEDLOOPGAINAMPLIFIERSHOULDBESETATARELATIVELYLOWLEVEL,THDATTHISTIMETHESMALLEST,THELARGESTSIGNALTONOISERATIO,WIDEFREQUENCYRESPONSERANGESOINMOSTCASES,THECLOSEDLOOPGAINAMPLIFIERINSTALLEDINGENERALBETWEEN25,THEREFORE,INPUTRESISTANCERINVALUESOFDINTHE20KΩMOREAPPROPRIATE,ANDRFISUSEDTOADJUSTTHECLOSEDLOOPGAINTOCONTROLTHEOUTPUTPOWERINPUTCOUPLINGCAPACITORCININPUTAMPLIFIERUSEDTOISOLATETHEDCVOLTAGE,RINSIMULTANEOUSLYWITHTHEFORMATIONOFAHIGHPASSFILTER,BUTITWILLAFFECTTHEFILTERCUTOFFFREQUENCYTHRESHOLDINORDERTOENABLETHELOWFREQUENCYSIGNALSDONOTDECAYTOOGREAT,INTHEORY,CINSHOULDTAKEALARGERVALUE,WHILETHELARGERCAPACITORCHARGEANDDISCHARGETIMEISLONG,THEREFORE,REQUIREDALONGERPERIODOFTIMETOMAKEINPUTTOREACHTHESTATICPOTENTIALVP/2,WHICHISEASYTOMAKETHEOUTPUTNOISEGENERATEDBOOTTHEREFORE,INMOSTCASES,CINVALUESGENERALLYBETWEEN01039ΜFMOREAPPROPRIATERIN20KΩPMBYPASSCAPACITORCBYARECOMMONMODEVOLTAGEVP/2OFTHEFILTER,ISTODETERMINETHELENGTHOFTHEBOOT,BOOTNOISEREDUCTIONASAKEYCOMPONENT,INMOSTCASES,10ΜFBYPASSCAPACITORCBYCHECKMOREAPPROPRIATER1ANDR2COMPONENTSOFTHEPARTIALPRESSURECIRCUITCHIPSUSEDTOPRODUCETHESTARTVOLTAGE,GENERALR1VALUE100KΩ,DESIGNEDACCORDINGTOVOLTAGEVALUETOSELECTTHERESISTANCER2,ASLONGASTHEPRESSURESOTHATTHEVALUEISGREATERTHAN12VCANBEABOUT33CAUTIONWHENTHECIRCUITREACHESTHEMAXIMUMOUTPUTPOWERPORMS10W,VP50V,RL80ΩWHENTHELOADONTHEPEAKCURRENTOF500MAINORDERTOPREVENTTHEOUTPUTLOADCIRCUITWHENTHEOUTPUTCURRENTISTOOLARGE,SETUPCHIPOUTPUTCURRENTDETECTIONCIRCUIT,ITCANBELIMITEDTOAMAXIMUMOUTPUTCIRCUIT800MAINTHISWAY,ONCETHEOUTPUTCURRENTOFOVER800MA,THEOUTPUTSIDEOFTHEFOURMOSTRANSISTORSWILLBEGATEDOFFANDNOLONGERVOLTAGEOUTPUTCURRENTWHENTHECHIPTEMPERATUREEXCEEDS160℃,THEINTERNALAMPLIFIERWILLBESHUTDOWNANDSTOPWORKINGUNTILTHETEMPERATUREISBELOW140℃,THEINTERNALAMPLIFIERTOBEGINWORKTORESTARTDESPITETHENCP2890CONTAINSANINTERNALOVERCURRENTANDOVERTEMPERATUREPROTECTIONCIRCUIT,BUTWHENINUSE,WEMUSTPAYATTENTIONTOPOWERSUPPLYVOLTAGESHOULDNOTEXCEEDTHEIRLIMITS,SOASTOAVOIDCHIPDAMAGE摘要介绍了安森美半导体ONSEMI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。关键词NCP2890;AB类;音频放大器1概述NCP2890是安森美半导体ONSEMI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MICROBUMP-92.25MM2和MICRO-814.7MM2两种不同的封装形式,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。开机时,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100NA3.2电路元件参数设置RIN与RF用来设置放大器的闭环增益,为了优化NCP2890的性能,放大器的闭环增益应该设置在较低的水平,此时THD最小,信噪比最大,频率响应范围最宽。所以在多数情况下,放大器的闭环增益一般设置在2~5之间,因此,输入电阻RIN的取值D在20KΩ比较合适,而RF则用来调节闭环增益以控制输出功率输入耦合电容CIN用来隔离放大器输入端的直流电压,同时可与RIN组成一个高通滤波器,但它会影响滤波器的下限截止频率。为了使低频信号不至于衰减过大,理论上,CIN应该取较大的值,而较大容量电容的充放电时间较长,因此,需要较长的时间才能使输入端的静态电位达到VP/2,而这易使输出端产生开机噪声。所以,在多数情况下,CIN的取值一般在0.1~0.39ΜF之间比较合适(RIN=20KΩ时)旁路电容CBY是共模电压(VP/2)的滤波器,是决定开机时间的长短、减少开机噪声的一个关键元件,在多数情况下,旁路电容CBY取1.0ΜF比较合适。R1和R2组成的分压电路用于产生芯片的启动电压,一般R1取值100KΩ,设计时可根据电压值来选择R2的阻值,只要使分压值约大于1.2V即可。3.3使用注意事项当电路达到最大输出功率PORMS=1.0W,VP=5.0V,RL=8.0Ω时,负载上的峰值电流为500MA。为了防止输出负载断路时产生过大的输出电流,芯片内设置了输出电流检测电路,它可将最大输出电路限定为800MA。这样,一旦输出电流超过800MA时,输出端的四个MOS晶体管将被门控电压关断而不再输出电流。当芯片温度超过160℃时,内部放大器将被关闭而停止工作,直到温度低于140℃时,内部放大器才重新启动开始工作尽管NCP2890内部含有过流和过热保护电路,但是在使用时,一定要注意供电电源电压不能超过其极限值,以免造成芯片损坏

注意事项

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