概览

设计资源

设计集成文件

  • Schematic
  • Bill of materials
  • Gerber files
  • Allegro layout files
  • Assembly drawing
下载设计文件 620.23 K

评估硬件

产品型号带"Z"表示符合RoHS标准。评估此电路需要下列选中的电路板

  • EVAL-CN0226-EB1Z ($79.00) Portable Audio Amplifier with Volume Control
查询库存和在线购买

优势和特点

  • 便携式音量控制
  • 3W D类输出驱动器
  • 64级按钮控制

电路功能与优势

图1所示电路是一个完整的低成本、低功耗、单声道音频放大器,具有音量控制、降低毛刺功能和3 W D类输出驱动器。

音量通过一个连接到64位数字电位器的简单按钮接口来手动连接。自动存储功能会保留最后的音量设置,LED提供最大/最小音量的可视化信息。

SSM2375 D类驱动放大器可将高达3 W的输出功率提供给3Ω负载,5 V时的功效比为93%,内置爆音和咔嚓声抑制功能,并具有关断模式。

该电路提供一个预调理输入级,支持与各种音频输入信号兼容,并且可以用电池供电。

图1.音量控制(原理示意图:未显示去耦和所有连接)

 

电路描述

该电路采用64位AD5116数字电位器、SSM2375D类放大器、双通道ADA4051-2和单通道AD8515运算放大器,为低功耗和/或便携式应用提供易于使用的电路。

输入信号由高通滤波器滤波,该滤波器会滤除任何直流失调电压,并使信号位于电源轨中间位置。高通滤波器还能改善电源抑制(PSR)性能。VDD/2偏置电压有单独的滤波器,如图2所示。

图2.输入滤波器配置

 

滤波器由1 µF电容和33 kΩ电阻组成,提供大约10 Hz的截止频率。高通滤波器由33 kΩ电阻和220 nF电容组成,提供大约22 Hz的截止频率。

偏置电压滤波器可抑制10 Hz及以上的电源噪声。

AD5116配置为电位计模式,因而可衰减音频输入信号,并提供80kΩ、10kΩ和5kΩ的电阻值。电阻选择需要权衡线性度、噪声、带宽和总谐波失真(THD)性能。图1所示电路选择了10 kΩ选项,不过5 kΩ选项可以稍微降低噪声。

双通道AD8515是一款低成本、低功耗、轨到轨输入/输出运算放大器,用于缓冲音频信号并驱动AD5116的A端。

ADA4051-2运算放大器的一半向AD5116的B端提供低阻抗VDD/2偏置电压。偏置电压设置为VDD/2可提供最优信号裕量和最佳THD性能。

ADA4051-2运算放大器的另一半用于缓冲AD5116的W端输出。

AD5116提供自动存储功能,确保能够保留最后的音量位置。当自动存储功能使能时,ASE引脚具有双重功能。该引脚指示是否到达电阻的末端,以此指示最大/最小音量。一个LED以可视化方式显示事件信息。

SSM2375是一款高效率D类放大器,可提供高达3 W的输出功率。该器件具有12 dB增益,内置爆音和喀嚓声抑制电路,可最大程度地降低数字电位器的转换毛刺。

板上有第三个按钮,用于关断音频输出。

图3显示了电路在5 V电源、4Ω+15 µH负载下工作的THD+N性能。请注意,在2 W输出功率水平时,THD+N会增加。

图3.电路在5 V电源、4Ω+15 µH负载、增益= 3 dB条件下的THD+N性能

 


音频输入信号电平计算

SSM2375输出功率通过下式计算:

cn0226-p2-eq1

其中:

IN为均方根输入电压或VPEAK /√2.
RLOAD为扬声器阻抗。
GAIN为线性增益,默认值为1.4125 (3 dB)。

如表1所示,SSM2375的增益设置范围是0 dB到12 dB,步长为3 dB。

表1.SSM2375增益配置
增益设置(dB) 增益引脚配置
12 通过47 kΩ电阻连接到VDD
9 通过47 kΩ电阻连接到GND
6 接至VDD
3 开路
0 接至GND

为实现所需性能,必须采用最优的布局、接地和解耦技术(参见教程MT-031MT-101)。至少应采用四层印刷电路板(PCB):一层为接地层,一层为电源层,另两层为信号层。

有关完整设计支持包,包括原理图、布局、装配和物料清单(BOM),请访问www.analog.com/CN0226-DesignSupport

常见变化

该电路可配置为超低功耗工作模式。如果在低功耗系统中使用该电路,可以用四通道AD8508取代所有三个运算放大器;AD8508每个放大器的电源电流非常低,仅为20 μA,而且只需2.5 V电源即可发挥全部功能。

也可以使用D型触发器从外部实现自动关断功能,以改善最小音量下的衰减,如图4所示。

图4.自动关断模式

 

电路评估与测试

电路采用标准音频测试设备和方法进行测试。


设备要求


需要使用以下设备:

  • EVAL-CN0226-EB1Z 评估板
  • 直流电源(2.7 V至5.5 V)
  • Audio Precision 2700系列音频分析仪或等效设备
  • Audio Precision AUX-0025滤波器或等效器件


功能框图


 

图5.测试设置功能框图

 


设置与测试


按照图5所示连接设备。将电源连接到EVAL-CN0226-EB1Z板。

使用标准音频测试方法进行所需的测量。

图6为EVAL-CN0226-EB1Z板的实物照片。

 

图6.EVAL-CN0226-EB1Z照片

 

样片申请及购买

样片

产品

描述

可提供样片的
产品型号

AD8508 四通道、最大电流20µA,轨对轨输入/输出,零输入交越失真放大器

AD8508ACBZ-REEL7

AD8508ARUZ

ADA4051-2 1.8V微功耗、零漂移、轨到轨输入/输出放大器

ADA4051-2ACPZ-R7

ADA4051-2ARMZ

AD8515 1.8 V、低功耗、CMOS轨到轨输入/输出运算放大器

AD8515AKSZ-REEL7

AD8515ARTZ-REEL7

SSM2375 无滤波器、高功效、单声道3W D类音频放大器

SSM2375CBZ-REEL7

AD5116 单通道、64位、按钮式、±8%电阻容差、非易失性数字电位计

AD5116BCPZ10-500R7

AD5116BCPZ5-500R7

AD5116BCPZ80-500R7

电脑端提供购买功能
购买评估板 所示报价为单片价格
以上块评估板您均可以已通过 analog.com 获取。如超过单片的数量,请通过代理商进行购买。
所示报价为单片价格。所列的美国报价单仅供预算参考,指美元报价(每片美国离岸价),如有修改恕不另行通知。由于地区关税、商业税、汇率及手续费原因,国际报价可能不同。