PDF《I2S》

N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.

5W单声道D类音频功放 I S

2 1

1 N NS S4

41 16

68 8 用 用户 户手 手册 册VV0 0. .9

9 2015 年03 月TEL:0755-82863877

13242913995 E-MAIL:[email protected] http://www.szczkjgs.com N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.5W单声道D类音频功放

2 2 I S

2 修改历史 日期 版本 作者 修改说明 N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.5W单声道D类音频功放 I S

2 目录1功能说明

5 2 主要特性

5 3 应用领域

5 4 典型应用电路.5

5 极限参数

6 6 电气特性

6 7 芯片管脚描述.7 7.1 NS4168 封装管脚分配图

7 7.2 NS4168 引脚功能描述

8 8 NS4168 典型参考特性.8

9 NS4168 应用说明.9 9.1 芯片基本结构描述

9 9.2 I2S数字输入串行音频接口.9 9.2.1 I2S数字音频格式.9 9.2.2 左右通道设置

10 9.3 输入声道选择与输入高通滤波器设置.10 9.3.1 输入声道选择

10 9.3.2 输入高通滤波器设置

10 9.4 防失真(NCN)功能

12 9.5 电源滤波电容选择

13 9.6 保护电路

13 9.7 layout建议

13 9.8 测试电路

14 10 芯片的封装

15 3

3 N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.5W单声道D类音频功放 I S

2 图目录图1NS4168 典型应用电路

6 图2NS4168 封装管脚分配图(top view)7 图3NS4168 原理框图

9 图4I2S数字音频格式.9 图5I2S数字音频时序图.10 图6NS4168 输入高通滤波器频响曲线.11 图7一线脉冲时序图

12 图8假设不受电源电压限制时的音频输出信号.12 图9普通工作模式下的音频输出信号

12 图10 防失真工作模式下的音频输出信号

13 图11 输出端加磁珠应用图

13 图12 NS4168 测试电路

14 图13 eSOP-8 封装尺寸图.15 表目录表1芯片最大物理极限值

6 表2NS4168 电气特性

6 表3NS4168 管脚描述

8 表4时序参数表

10 表5声道选择设置

10 表6一线脉冲波形与高通滤波器对应关系

11 4

4 N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.5W单声道D类音频功放 I S

2 1 功能说明 NS4168 是一款支持 I2S 数字音频信号输入,输出具有防失真功能,2.5W 单声道 D 类音频功率放大 器.NS4168 特别适用于对功耗敏感而产生干扰的环境.比如蓝牙音响,WiFi 音响,平板电脑等.在这些 应用环境中,系统噪声能够破坏发送至放大器的小模拟信号,而I2S 标准是以数字的方式发送至音频放大 器,从而显著降低噪声源对所传输音频的影响;

另外还可以避免了 MCU 主控芯片内置音频解码 DAC 所 带来的噪声,最终获得较高的信噪比以及较小失真度;

无需使用输入耦合电容,通过 CTRL 管脚检测一 线脉冲选择内部输入高通滤波器的转折点以匹配不同喇叭.layout 时无需精心考虑音频功放的布局以及走 线,外围更简洁,调试更方便. NS4168 其独特的防失真功能可以有效防止输入信号过载、电池电压下降导致的输出信号失真,同时 可以有效保护在大功率输出时扬声器不被损坏. NS4168 采用高效率、低噪声调制方案,无需外部 LC 输出滤波器.闭环多级调制器设计保留了纯数 字放大器高效率的优势,同时又具有极佳的 PSRR 和音频性能.与其它 D 类架构相比,采用扩频脉冲密 度调制可提供更低的电磁辐射.NS4168 在5V 的工作电压时,能够向 4? 负载提供 2.5W 的输出功率. NS4168 为单声道音频功放.左右声道选择通过 CTRL 管脚电平设置.立体声产品可选用两个芯片, 非常灵活. NS4168 内置过流保护、过热保护及欠压保护功能,有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏. 提供 eSOP8 封装,额定的工作温度范围为-40℃至85℃.

2 主要特性 ? I2S 串行数字音频输入接口 ? 支持宽范围采样速率:8kHz~96kHz ? 自动采样率检测,自适应功能 ? 内置数字高通滤波器,一线脉冲设置其转折点 ? 左右声道可选,通过 CTRL 管脚电平设置 ? 防失真 NCN 功能, ? 无需滤波器的 Class D 放大器 ? 输出功率:2.5W(VDD=5V, RL=4?) ? 工作电压范围:3.0V~5.5V ? 0.2%THD(VDD=5V, RL=4?, Po=1W) ? 80%的效率(VDD=5V, RL=4?, Po=2.5W) ? 优异的 上电,掉电 噪声抑制 ? 过流保护、过热保护、欠压保护 ? eSOP8 封装

3 应用领域 ? 蓝牙音响 ? WiFi 音响 ? 其他便携音响

4 典型应用电路

5 5 N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.5W单声道D类音频功放 I S

2 6

6 VDD CTRL BCLK LRCLK GND VOP VON NS4168

3 VDD

2 1

8 5

7 6 100uF

105 SDATA

4 + 图1 NS4168 典型应用电路

5 极限参数 表1 芯片最大物理极限值 参数 最小值 最大值 单位 说明 电源电压 2.8 5.5 V CTRL -0.3 VDD V LRCLK -0.3 VDD V BCLK -0.3 VDD V SDATA -0.3 VDD V 耐ESD 电压

4000 V 结温

150 o C 推荐工作温度 -40

85 o C 推荐工作电压

3 5.25 热阻 ?JC(eSOP8)

20 o C/W ?JA(eSOP8)

80 o C/W 焊接温度?

220 o C

15 秒内 注:在极限值之外或任何其他条件下,芯片的工作性能不予保证.

6 电气特性 限定条件:(TA=25℃,VDD=5.0V) 表2 NS4168 电气特性 符号 参数 测试条件 最小值 标准值 最大值 单位 VDD 电源电压

3 5.

25 V IDD 电源静态电流 VDD =5.0V, VIN=0V,No load

13 mA ISD 关断漏电流 VCTRL =0V

1 ?A N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.5W单声道D类音频功放 I S

2 7

7 VOS 输出失调电压

10 40 mV 217Hz -80 dB PSRR 电源抑制比 20KHz -72 dB CMRR 共模抑制比 -70 dB fSW 调制频率 VDD =3V to 5.25V

430 kHz η 效率 Po=2.5W,RL =4?,

80 % 右声道输入 1.5 VDD 左声道输入 0.9 1.15 VCTRL CTRL 阀值 Shutdown 低功耗关断 0.4 V THI CTRL 一线脉冲高 电平时间

1 12 us TLO CTRL 一线脉冲低 电平时间

1 12 us TOFF CTRL 关断时间

100 us tAT Attack time VDD =3.6V

10 ms tRL Release time VDD =3.6V 1.1 s VDD =3.6V 1.2 W PO 输出功率 VDD =5V 2.5 W THD+N 总失真度+噪声 f=1kHz RL=4Ω,PO=1.0W 0.2 % SNR 信噪比 RL=4Ω,Po=2.0W

85 dB AMAX 最大衰减增益 -10 dB

7 芯片管脚描述 7.1 NS4168 封装管脚分配图 图2 NS4168 封装管脚分配图(top view) N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.5W单声道D类音频功放 I S

2 8

8 7.2 NS4168 引脚功能描述 表3 NS4168 管脚描述 符号 管脚号 描述 CTRL

1 控制管脚(详细见后文) LRCLK

2 I2S 左右声道帧时钟 BCLK

3 I2S 位时钟 SDATA

4 I2S 串行数据 VoN

5 输出负端 VDD

6 电源输入 GND

7 电源地 VoP

8 输出正端

8 NS4168 典型参考特性 OUTPUT POWER vs SUPPLY VOLTAGE(4Ω) 0.5 0.8 1.1 1.4 1.7

2 2.3 2.6

3 3.4 3.8 4.2 4.6

5 Supply Voltage(V) Output power(W) f=1kHz EFFICIENCY vs OUTPUT POWER(4Ω)

0 10

20 30

40 50

60 70

80 90

0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 Output Power(W) Efficiency(%) VDD=5V VDD=3.6V THD vs OUTPUT POWER(4Ω/ClassD) 0.01 0.1

1 10 0.01 0.1

1 10 Output Power(W) Thd(%) VDD=5.0V VDD=3.6V THD vs FREQUENCY(4Ω) 0.01 0.1

1 10

10 100

1000 10000

100000 Frequency(Hz) Thd(%) VDD=5.0V/Po=1.5W VDD=5.0V/Po=0.25W VDD=3.6V/Po=0.5W VDD=3.6V/Po=0.25W N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.5W单声道D类音频功放 I S

2 9

9 9 NS4168 应用说明 9.1 芯片基本结构描述 NS4168 是一款支持 I2S 数字音频信号输入,输出具有防失真功能,2.5W 单声道 D 类音频功率放大 器,桥式输出.其原理框图如下: 图3 NS4168 原理框图 9.2 I2S数字输入串行音频接口 9.2.1 I2S数字音频格式 NS4168 支持 I2S 数字音频信号输入.标准 I2S 有3个主要信号:串行时钟 BCLK, 帧时钟 LRCLK, 串行数据 SDATA.串行时钟 BCLK 也叫位时钟,即对应数字音频的每一位数据.帧时钟 LRCLK 用于切 换左右声道的数据.LRCLK 为

1 表示正在传输的是右声道的数据,为

0 则表示正在传输的是左声道的 数据,LRCLK 的频率等于采样频率.串行数据 SDATA 就是用二进制补码表示的音频数据.I2S 数字音频 格式如下图: 图4 I2S 数字音频格式 N NS S4

41 16

68 8 数字输入、防失真、2.5W单声道D类音频功放 I S ........