消費應用立體聲耳機放大器設計挑戰暨“真實接地”方案

　　NCP2811在采用5 V電源電壓工作時，為16 ?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。

　　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。

　　NCP2811外部元件選擇

　　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。

　　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。

　　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。

　　如前所述，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。

　　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。

　　總結：

　　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。