LM48822：便携式设备的理想立体声耳机放大器

在便携式设备的设计中，耳机放大器是一个关键组件，它直接影响着音频的质量和设备的整体性能。德州仪器（TI）的LM48822就是一款专为便携式设备设计的单电源、接地参考立体声耳机放大器，下面我们就来详细了解一下这款产品。

文件下载：LM48822TLX NOPB.pdf

一、产品概述

LM48822具有多种出色的特性，使其在便携式设备领域具有很强的竞争力。它采用接地参考架构，消除了传统耳机放大器输出所需的大型直流阻塞电容，节省了电路板空间并降低了系统成本。同时，它还具备共模感应功能，可校正放大器接地与耳机返回端电位之间的差异，最大限度地减少因接地不匹配而产生的噪声。

二、产品特性

2.1 输出与架构优势

• 接地参考输出：消除了输出耦合电容，节省了电路板空间。
• 共模感应：校正接地差异，减少噪声。

  2.2 电气性能

• 超高电源抑制比（PSRR）：在217Hz时达到110dB（典型值），可在嘈杂环境中稳定工作。
• 低静态电源电流：在3.6V时为3.5mA（典型值），有助于延长电池续航。
• 低关机电流：仅为0.06μA（典型值），降低功耗。

  2.3 控制与功能

• I²C音量和模式控制：提供64级音量控制和静音功能，操作灵活。
• 高级咔嗒声和爆音抑制：消除电源开启/关闭和关机期间的可听瞬态。

  2.4 其他特性

• 差分输入：提高噪声抑制能力。
• 关机时高输出阻抗：允许外部源驱动输出而不影响信号质量。
• 微功耗关机模式：进一步降低功耗。
• 节省空间的16凸点DSBGA封装：适合小型便携式设备。

三、应用领域

LM48822适用于多种便携式设备，如手机、个人数字助理（PDA）、笔记本电脑、便携式电子设备和MP3播放器等。这些设备通常对电路板空间和功耗有严格要求，而LM48822的特性正好满足了这些需求。

四、关键规格

4.1 输出功率

• 在(V{DD}=3.6V)、(R{L}=16Ω)、THD + N ≤ 1%时，每通道输出功率为35mW（典型值）。
• 在(V{DD}=3.6V)、(R{L}=32Ω)、THD + N ≤ 1%时，每通道输出功率为40mW（典型值）。

  4.2 其他参数

• 3.6V时的静态电源电流为3.5mA（典型值）。
• 217Hz时的PSRR为110dB（典型值）。
• 关机电流为0.06μA（典型值）。

五、工作原理与功能详解

5.1 I²C接口

LM48822通过I²C兼容串行接口进行控制，该接口由串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）组成。时钟线是单向的，数据线是双向的（开集电极）。设备地址为1100000，通信时钟速率最高可达400kHz。数据在SCL的高电平期间必须稳定，每个传输序列由起始条件和停止条件框定，每个数据字、设备地址和数据都是8位长，并始终跟随一个确认脉冲。

5.2 放大器功能

• 接地参考架构：消除了传统耳机放大器输出所需的大型直流阻塞电容，改善了频率响应。
• 差分输入级：相比单端输入放大器，具有更好的噪声抑制能力，还可能消除直流输入阻塞电容。

  5.3 电荷泵仅模式

  在耳机插孔既作为输出又作为输入端口的应用中，传统电荷泵耳机放大器可能会钳位或扭曲输出信号。LM48822的电荷泵仅模式可解决这个问题，在此模式下，放大器禁用，电荷泵保持活跃，输出呈现高阻抗负载，允许输入信号在(V{DD})和(V{SS})之间摆动而不受干扰。

  5.4 共模感应

  该功能可感应并校正耳机返回端的噪声或耳机返回端与设备接地之间的接地不平衡，提高音频再现质量。只需将COM直接连接到耳机插孔的耳机返回端，无需额外的外部组件。

  5.5 音量控制

  通过I²C接口进行64级音量控制，用户可以根据需要调整音量大小。

  5.6 关机功能

  LM48822具有三种关机控制方式，可分别控制左右声道和整个设备的关机。

  5.7 静音功能

  通过设置MODE CONTROL寄存器的相应位，可以实现左右声道的静音。

  5.8 SD_BIAS功能

  通过I²C接口控制BIAS，可限制设备的输出摆幅或增加输出摆幅，但会对PSSR产生一定影响。

六、外部组件选择

6.1 电源旁路/滤波

为了实现低噪声性能和高PSRR，应将电源旁路电容尽可能靠近电源引脚放置。建议从(V_{DD})到GND放置一个1μF的陶瓷电容，并根据需要添加额外的大容量电容。

6.2 电荷泵电容选择

使用低ESR（小于100mΩ）的陶瓷电容可获得最佳性能。飞行电容（C1）影响电荷泵的负载调节和输出阻抗，保持电容（C2）的数值和ESR直接影响(CPV_{SS})的纹波。对于最大输出功率要求较低的系统，可以使用较小值的电容。

6.3 输入电容选择

在某些应用或音频源为单端时，可能需要输入电容。输入电容可阻挡音频信号的直流分量，与输入电阻(R_{IN})形成高通滤波器，有助于保护扬声器并过滤电源噪声。建议使用公差为10%或更好的电容，以实现阻抗匹配并提高CMRR和PSRR。

七、PCB布局配置

为了获得最佳性能，应尽量减小电源、接地和所有输出走线的阻抗。使用宽走线用于电源输入和放大器输出，以减少走线电阻造成的损失，并将热量从设备中导出。同时，应将所有数字组件和数字信号走线与模拟组件和走线尽可能分开，避免在同一PCB层上并行运行数字和模拟走线。

八、总结

LM48822是一款功能强大、性能出色的立体声耳机放大器，适用于各种便携式设备。它的接地参考架构、高PSRR、低功耗等特性使其成为便携式设备设计的理想选择。在实际应用中，合理选择外部组件和优化PCB布局可以进一步发挥其性能优势。你在使用类似的耳机放大器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。