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AbstractONSemiconductorOnSemiCompanyABtypemainNCP2890audiopoweramplifierperformancecharacteristicsandthebasicworkingprinciple,givethedesignoftheNCP2890audioamplifierwithatypicalapplicationcircuitanddesignmethod.KeywordsNCP2890ABtypeaudioamplifier1outlinesONSemiconductorNCP2890areOnSemihasintroducedcosteffective,fullfeaturedaudioSeriesProductsofthefirstaudiopoweramplifier,itisdesignedformobilephoneandPDA,suchasbatterypoweredwirelessdevicesdesignedforproduction,areonekindsofverygoodqualitywirelessapplicationsABtypeaudiopoweramplifiercanprovidecustomerswithsuperioraudioperformance.ThedevicehasasuperiorpowersupplyrejectionratioPSRRandtotalharmonicdistortionplusnoiseTHDNcharacteristicsatthesametime,acombinationofexternalcontrolgaincharacteristicsandadjustablebootandshutdowntimedelayfunction,andhaveastartupandshutdowncontrolcircuitthatcaneliminatetheopeningandclosingofsuchaudiopoweramplifiergeneratedaudiblenoise,canbeflexiblyusedinportableaudioequipmentdesign.NCP2890allowslithiumionorlithiumpolymerbatterydirectpowersupply,andthusobviatestheextraLowDropoutRegulatorsLDO,whilereducingboardspaceandreducestheoverallcost.2chipstructureandperformanceparametersTomeetthespecificneedsofthemarket,NCP2890currentlyhaveMicrobump92.25mm2andMicro814.7mm2twodifferentkindsofpackagingforms,showninFigure1withitspindiagram,allcitedthefunctionofthefootsuchasTable1NCP2890include671internaltransistor,MOSgate1899,whichhasexcellentaudioperformance,Table2givetheNCP2890themainperformanceparameters.Table2NC2890mainperformanceparameters3ApplicationCircuitDesignFigure2showsatypicalNCP2890audioamplifierapplicationcircuit,Figure2canbeseenfrom,NCP2890externalonlyusedtoadjustthegainofthetworesistors,aninputcouplingcapacitor,abypasscapacitor,suchasasmallnumberofcomponents,thereforetheexternalrequirementsdevicesextremelyeasy3.1WorkingPrinciplecircuitNCP2890containstwoidenticalpoweramplifiers,theinputaudiosignalbythefirstpoweramplifieramplifiedtheoutputfromtheOUTA.VoltagegainbyexternalresistorRfandRintheratioofthedecision.TheaudiosignalamplifiedbythegainofoneandthenthesecondpoweramplifierRPenlarge,andOUTBoutput.BecauseofOUTAandOUTBclientsideaudiooutputsignalpowerequaltothesize,phasecontrast,andtwooutputsOUTAandOUTBDCthesamestaticpotentialVp/2,so,speakerscanbeconnecteddirectlytotheclientOUTAandOUTB,ratherthanincreasetheoutputcouplingcircuit.TwopoweramplifieroutputstageusingPMOSandNMOStransistorsbythespecialdesign.Normalconduction,thechannelresistanceoflessthan0.6Ω,andthusitsoutputwaveformdistortionisverysmall.Generalpoweramplifierintheopenandturnofftheprocesswillproducethehumanearcanhearthenoise,inordertoeliminateaudiblenoise,inhousedesignedNCP2890noiseeliminationcircuit.Boottime,addtheswitchcontrollogichighendofbypasscapacitorCbyontheDCvoltagevaluesbegintoincreaseexponentiallywhenthevoltagevaluereachesthevalueofcommonmodevoltageVp/2whenthebeginningofoutputpowerthisprocessaround50msandshutdown,thecontrollowleveltermination,loadtobeconnectedtothegroundingterminal,theoutputpowertozero,whentheDCcircuitquiescentcurrentlessthan100nA3.2circuitelementparametersRinandRfamplifierusedtosettheclosedloopgain,NCP2890inordertooptimizetheperformanceoftheclosedloopgainamplifiershouldbesetatarelativelylowlevel,THDatthistimethesmallest,thelargestsignaltonoiseratio,widefrequencyresponserange.Soinmostcases,theclosedloopgainamplifierinstalledingeneralbetween25,therefore,inputresistanceRinvaluesofDinthe20kΩmoreappropriate,andRfisusedtoadjusttheclosedloopgaintocontroltheoutputpower.InputcouplingcapacitorCininputamplifierusedtoisolatetheDCvoltage,Rinsimultaneouslywiththeformationofahighpassfilter,butitwillaffectthefiltercutofffrequencythreshold.Inordertoenablethelowfrequencysignalsdonotdecaytoogreat,intheory,Cinshouldtakealargervalue,whilethelargercapacitorchargeanddischargetimeislong,therefore,requiredalongerperiodoftimetomakeinputtoreachthestaticpotentialVp/2,whichiseasytomaketheoutputnoisegeneratedboot.Therefore,inmostcases,Cinvaluesgenerallybetween0.10.39μFmoreappropriateRin20kΩpm.BypasscapacitorCbyarecommonmodevoltageVp/2ofthefilter,istodeterminethelengthoftheboot,bootnoisereductionasakeycomponent,inmostcases,1.0μFbypasscapacitorCbycheckmoreappropriate.R1andR2componentsofthepartialpressurecircuitchipsusedtoproducethestartvoltage,generalR1value100kΩ,designedaccordingtovoltagevaluetoselecttheresistanceR2,aslongasthepressuresothatthevalueisgreaterthan1.2Vcanbeabout3.3CautionWhenthecircuitreachesthemaximumoutputpowerPorms1.0W,Vp5.0V,RL8.0Ωwhentheloadonthepeakcurrentof500mA.Inordertopreventtheoutputloadcircuitwhentheoutputcurrentistoolarge,setupchipoutputcurrentdetectioncircuit,itcanbelimitedtoamaximumoutputcircuit800mA.Inthisway,oncetheoutputcurrentofover800mA,theoutputsideofthefourMOStransistorswillbegatedoffandnolongervoltageoutputcurrent.Whenthechiptemperatureexceeds160℃,theinternalamplifierwillbeshutdownandstopworkinguntilthetemperatureisbelow140℃,theinternalamplifiertobeginworktorestart.DespitetheNCP2890containsaninternalovercurrentandovertemperatureprotectioncircuit,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NCP2890AB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100nA.3.2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
编号:201311171118575812    大小:35.50KB    格式:DOC    上传时间:2013-11-17
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