MA2304DNS/MA2304PNS评估板用户手册解读

在音频放大器设计领域，评估板是验证和展示芯片性能的重要工具。今天我们就来详细了解一下MA2304DNS/MA2304PNS评估板（EVAL_AUDIO_MA2304xNS EVK），它是评估和展示MA2304DNS和MA2304PNS专有多级放大器的利器。

文件下载：Infineon Technologies EVAL_AUDIO_MA2304PNS评估板.pdf

一、评估板概述

1.1 板载特性与音频性能

评估板具有诸多亮点特性，在音频性能方面表现出色。它支持2个BTL声道或1个PBTL声道，音频输入格式为数字（7S、LJF、RJF或TDM），典型供电电压为18V（PVDD）。在高音频性能模式下，输出噪声水平为52 pVs，动态范围达106 dB；在低功耗模式下，PVDD = 18V时的空闲功耗仅为61 mW。效率方面，1W、8Ω负载时效率超79%，满量程、8Ω负载时效率超90%。这些数据充分展示了该评估板在音频处理上的高效与优质。

1.2 EVK设备类型

EVK的设备类型（MA2304DNS/MA2304PNS）会印在板卡顶部，同时也会标注在EVK PCB底部的序列号标签上，方便工程师识别。

二、评估板设置指南

2.1 EVK连接与接口

2.1.1 EVAL_AUDIO_MA2304xNS板

该板集成了MA2304xNS芯片、数字I/O接口、使能和静音开关、扬声器端子、电源端子块以及USB端口，为音频处理和调试提供了丰富的接口。

2.1.2 接口板

评估板配备了模拟输入、S/PDIF同轴和S/PDIF光纤三种接口板，可直接插入J1数字I/O扩展接口进行简单评估。使用这些接口板时无需对MA2304xNS进行配置，因为其数字音频输出格式与MA2304xNS默认设置匹配。但要注意，接口板不支持1.8V供电，使用板载降压转换器时，需将MA2304xNS板的VDD_SEL跳线配置为3.3V（引脚1和2）。不同接口板的输入输出规格如下：	接口板	输入	输出
模拟输入2	3.5 mm(1/8in.)立体声TRS插孔，2.1 VRMs满量程	1S，24位串行音频，3.3V，SCK = 64xWCK，WCK = 48kHz
S/PDIF同轴	RCA插孔，0.2V最小，5V耐受，支持32至96 kHz	12S，24位串行音频，3.3V，SCK = 64xWCK，WCK = 32至96kHz
S/PDIF光纤	光纤输入插孔，支持32至96 kHz	12S，24位串行音频，3.3V，SCK = 64xWCK，WCK = 32至96kHz

不过使用模拟输入接口板时，噪声测量和其他规格的性能会有所下降。

2.1.3 EVK接口与连接器

评估板上的每个跳线、接口、开关和测试点都有其特定功能和默认设置。例如，J_MSEL用于选择放大器输出模式（PBTL或BTL），默认BTL；JI2C_ADD用于选择PC从地址等。工程师在使用时需根据实际需求进行配置。

2.2 数字I/O扩展接口注意事项

数字I/O扩展接口（J1）可访问音频和控制信号（I2S和I2C），以及MA2304xNS的GPIO引脚和板载VDD电源（3.3或1.8 V）。它主要用于连接接口板或外部设备进行测量和调试，J2接口包含与J1相同的信号，可用于监控I/O数字信号。MA2304xNS作为I2S从设备，默认SCK = 64 × WCK。

三、评估板操作

3.1 推荐操作条件

评估板的推荐操作条件为：PVDD电压范围10 - 20V，BTL模式下输出峰值电流最大6.0A，PBTL模式下输出峰值电流最大12.0A。

3.2 拨动开关

评估板上有两个与MA2304xNS相关的拨动开关：SW_ENABLE用于控制放大器的使能引脚，默认关闭；SW_MUTE用于控制放大器的静音引脚，默认静音。

3.3 USB MCU固件更新

通过USB可轻松更新评估板的MCU固件。首先，从官网下载并安装最新的MERUS™音频放大器配置器GUI，固件bin文件位于“[安装文件夹]firmware”文件夹中。然后按照以下步骤进行固件更新：

1. 按照文档中的说明配置评估板的跳线和开关。
2. 将Jdebug跳线设置为从左到右第三列（连接引脚5和6）。
3. 用USB线连接评估板。
4. 打开Windows资源管理器，删除“CRP DISABLD”驱动器中的“firmware.bin”文件。
5. 复制软件安装文件夹中固件文件夹内的.bin文件到“CRP DISABLD”驱动器。
6. 将Jdebug跳线移回从左到右第二列（连接引脚7和8）。
7. 关闭Windows资源管理器，断开USB线。

3.4 扬声器负载

评估板配置为无滤波器放大器，正常使用时依靠扬声器的固有电感，无需额外电感。板上提供了与功率电阻串联使用的电感，用于在无真实扬声器负载且音频分析仪输入前端无外部低通滤波器（LPF）的情况下进行测量。但要注意，许多音频测量分析仪直接连接无滤波器放大器输出时可能无法正常工作。

3.5 MERUS™音频放大器配置器

评估板需配合PC图形用户界面（GUI）软件来控制MA2304xNS设备。虽然MA2304xNS默认可播放音频，但要充分发挥芯片的众多功能，就需要对设备进行配置。具体安装和使用方法可参考MERUS™音频放大器配置器用户手册。

3.6 MA2304xNS启动顺序

为确保评估板正常启动，建议按照以下顺序操作：

1. 确保拨动开关处于“关闭”和“静音”位置。
2. 将所有电缆（扬声器/负载、USB和电源）连接到EVK。
3. 将外部I2S数字音频源连接到EVK数字I/O接口（J1），EVK默认I/O电压为3.3V。
4. 打开PVDD电源。
5. 在启用放大器之前，确保I2S时钟信号正常。
6. 将SW_ENABLE拨动开关设置为“开启”位置启动评估板。
7. 将SW_MUTE拨动开关设置为“取消静音”位置开始播放声音。 使用完毕后，将放大器静音并关闭PVDD电源。

四、测量方法

由于MA2304xNS是无滤波器放大器，其测量配置比线性放大器和普通开关放大器更复杂。为获得可靠的测量结果，需要在音频分析仪输入前端添加单独的外部LPF。大多数音频分析仪输入级带宽有限，无法跟踪放大器输出级的快速变化，可能导致THD + N测量不准确。推荐的测量设置是在音频分析仪（如APx525）前添加LPF级（AUX - 0025），建议使用平衡输入测量配置。

五、原理图与PCB布局

评估板的原理图包括放大器页面和MCU页面，展示了电路的详细连接和设计。PCB布局图提供了不同层的视图，帮助工程师了解板卡的物理结构和布线情况，为进一步的设计优化和调试提供参考。

六、物料清单

文档中详细列出了评估板的物料清单，包括每个元件的编号、参考标识、数量、描述、制造商和零件编号等信息。这对于工程师进行物料采购和板卡维修非常有帮助。

总之，MA2304DNS/MA2304PNS评估板为音频放大器设计工程师提供了一个全面的平台，用于评估和展示MERUS™技术的关键特性和优势。通过合理使用评估板和遵循正确的操作方法，工程师可以更好地了解芯片性能，加速产品设计进程。大家在使用过程中遇到任何问题，欢迎在评论区交流讨论。