DRV632：2-VRMS音频线路驱动器的卓越之选

在音频设备的设计中，如何在保证音质的同时降低成本和减小电路板面积，是电子工程师们一直面临的挑战。德州仪器（TI）的DRV632 DirectPath™ 2-VRMS音频线路驱动器，为我们提供了一个出色的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：DRV632PW.pdf

一、产品概述

DRV632是一款无咔嗒声立体声线路驱动器，能够输出2-VRMS音频信号。它采用TI专利的DirectPath™技术，可去除输出直流阻隔电容，从而降低元件数量和成本，非常适合对尺寸和成本要求严格的单电源电子产品。

二、主要特性

2.1 高性能音频输出

• 高输出电压：在3.3V电源供电下，能够向10kΩ负载提供2Vrms的输出电压，满足大多数音频设备的驱动需求。
• 低失真与高信噪比：总谐波失真加噪声（THD + N）低于0.01%，信噪比（SNR）大于90dB，可提供清晰、纯净的音频信号。
• 宽负载兼容性：能够适应600Ω的输出负载，具有较强的负载驱动能力。

2.2 灵活的增益调整

采用差分输入和单端输出结构，通过外部增益设置电阻可灵活调整增益，增益范围为±1 V/V至±10 V/V，且每个通道可单独配置增益。

2.3 优化设计优势

• 低直流偏移：直流偏移小于1mV，地参考输出无需直流阻隔电容，不仅减少了电路板面积，降低了元件成本，还能改善THD + N性能，避免输出电容对低频响应的影响。
• 多重保护功能：具备短路保护、咔嗒声和爆音抑制电路，以及外部欠压静音功能，通过有源静音控制实现无咔嗒声的音频开关控制。
• 节省空间的封装：采用14引脚TSSOP封装，节省电路板空间，适合小型化设计。

三、应用领域

DRV632的高性能和低功耗特性使其在多个音频应用领域得到广泛应用，如机顶盒、蓝光光盘（Blu - ray Disc™）和DVD播放器、液晶显示器（LCD）和等离子显示器（PDP）电视、迷你/微型组合音响系统、声卡以及笔记本电脑等。大家在这些设备的设计中，是否考虑过使用DRV632来提升音频性能呢？

四、技术细节

4.1 功能框图

其功能框图展示了各个模块的协同工作原理，包括差分输入、增益调整、电荷泵、输出放大等部分。电荷泵用于产生负电源轨，使输出电压以地为参考，实现无直流阻隔电容的设计。

4.2 特性描述

• 线路驱动器放大器：传统单电源线路驱动器放大器通常需要直流阻隔电容，而DRV632采用DirectPath放大器架构，利用内部电荷泵提供负电压轨，无需输出直流阻隔电容，有效避免了大电容带来的问题。相关公式为：(f{c}=frac{1}{2 pi R{L} C{O}})和(C{O}=frac{1}{2 pi R{L} f{c}})，其中(R{L})为负载阻抗，(C{O})为电容，(f_{C})为截止频率。

• 电荷泵飞跨电容和PVSS电容：电荷泵飞跨电容用于在负电源电压产生过程中传递电荷，PVSS电容应至少与电荷泵电容相等，以实现最大电荷转移。建议选择低等效串联电阻（ESR）的1μF电容。在高噪声敏感电路中，可在VDD连接端添加小的LC滤波器。

• 去耦电容：为确保低噪声和低总谐波失真（THD），需使用低ESR的陶瓷电容进行电源去耦，典型值为1μF，应尽量靠近VDD引脚放置。该电容对放大器性能至关重要。对于低频噪声滤波，可在音频功率放大器附近放置10μF或更大的电容，但由于该器件的高电源抑制比（PSRR），在大多数应用中并非必需。

• 增益设置电阻范围：增益设置电阻(R{IN})和(R{fb})的选择需兼顾噪声、稳定性和输入电容大小。电压增益定义为(R{fb})除以(R{IN})。阻值过低会要求较大的输入交流耦合电容(C_{IN})，阻值过高则会增加放大器噪声。推荐的电阻值如下表：	INPUT RESISTOR VALUE, R IN	FEEDBACK RESISTOR VALUE, R fb
  10 kΩ	10 kΩ
  8.2 kΩ	12 kΩ
  15 kΩ	30 kΩ
  4.7 kΩ	47 kΩ

• 输入阻隔电容：需在音频信号输入引脚串联直流输入阻隔电容，以阻断音频源的直流部分，使DRV632输入获得正确偏置，实现最佳性能。这些电容与输入电阻(R{IN})构成高通滤波器，截止频率计算公式为(f{clIN}=frac{1}{2 pi R{IN} C{IN}}) 或 (C{IN}=frac{1}{2 pi f{IN} R_{IN}})。建议使用电解电容或高压额定电容作为输入阻隔电容，以减少电容随输入电压的变化。

• DRV632欠压保护（UVP）操作：UVP引脚的关断阈值为1.25V，用户需使用电阻分压器来获得特定应用所需的关断阈值和迟滞。计算公式为 (V{UVP}=(1.25 - 6 mu A × R 3) times (R 1 + R 2) / R 2) 和 (Hysteresis = 5 mu A × R 3 times (R 1 + R 2) / R 2)。例如，要获得(V{UVP}=3.8 V) 和1V迟滞，可使用(R 1 = 3 kΩ)，(R 2 = 1 kΩ)，(R 3 = 50 kΩ)。

• 外部欠压检测：可在输入设备产生咔嗒声之前，利用外部欠压检测来静音/关闭DRV632。

4.3 设备功能模式

• 作为二阶滤波器使用：一些音频DAC需要外部低通滤波器来去除带外噪声，DRV632可像标准运算放大器一样使用，实现单端和差分等多种滤波器拓扑。可使用TI WEBENCH® Filter Designer计算元件值。采用(R 1 = 15 kΩ)，(R 2 = 30 kΩ)，(R 3 = 43 kΩ)和1μF输入交流耦合电容，可实现106dB的动态范围。
• 静音模式：通过低电平有效Mute引脚（引脚5）可对DRV632进行静音操作，其咔嗒声和爆音抑制功能可确保在静音模式下不会产生额外的咔嗒声或爆音。

五、应用与实现

5.1 应用信息

典型连接图展示了设备正常运行所需的外部元件和系统级连接。可通过评估模块（EVM）实现该配置，该模块能让用户全面评估设备在各种操作模式下的性能。你可以在DRV632产品页面了解订购EVM的信息。

5.2 典型应用示例

• 设计要求：电源电压为3.3V，电流为0.10A，最低负载阻抗为600Ω。
• 详细设计步骤
  • 电荷泵飞跨、PVSS和去耦电容：使用1μF低ESR电荷泵飞跨电容在负电源电压产生过程中传递电荷，在VSS和VDD附近也放置1μF电容。
  • 二阶有源低通滤波器：借助TI WEBENCH Filter Designer，选用(R 1 = 15 kΩ)，(R 2 = 30 kΩ)，(R 3 = 43 kΩ)，(C 1 = 47 pF)，(C 2 = 180 pF)设计差分输入、单端输出的二阶低通滤波器。
  • UVP电阻分压器：设置R11和R12构成电阻分压器，UVP引脚关断阈值为1.25V。

六、电源供应与布局建议

6.1 电源供应建议

DRV632设计工作于3V至3.6V的输入电压范围内，输入电源需良好稳压。若输入电源与DRV632距离较远，除陶瓷旁路电容外，可能需要额外的大容量电容，如47μF电解电容。在DRV632附近放置1μF低ESR陶瓷去耦电容可改善线路驱动器放大器性能，在高噪声敏感电路中，可在VDD连接端添加小的LC滤波器。

6.2 布局建议

增益设置电阻(R{IN})和(R{fb})应分别靠近引脚13和17放置，以减少输入引脚的电容负载，确保DRV632的稳定性。具体的推荐PCB布局可参考DRV632EVM用户指南。

综上所述，DRV632以其卓越的性能、灵活的设计和丰富的功能，为音频线路驱动设计提供了强大的支持。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求，合理选择元件参数，优化电路设计，充分发挥DRV632的优势，打造出高品质的音频设备。大家在使用DRV632的过程中，有没有遇到什么有趣的问题或好的经验呢？欢迎在评论区分享交流。