RT9120H：高效立體聲D類音頻放大器的卓越之選

在音頻放大器領(lǐng)域，RT9120H以其高性能和豐富功能脫穎而出。作為一名電子工程師，今天就來深入剖析這款50W立體聲、高效無電感、具備DRC控制的 (I^{2} S) 通用D類音頻放大器。

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一、產(chǎn)品概述

RT9120H是一款高效的 (I^{2} S) 輸入立體聲通道音頻功率放大器。它能在8Ω BTL（橋接負(fù)載）揚(yáng)聲器負(fù)載下提供最大2x50W的功率輸出。在2x10W功率輸出時，效率可超過94%，這意味著它能在實現(xiàn)高功率輸出的同時，有效降低能耗。而且，它無需散熱片，采用CMH模式可減少小信號時的脈沖寬度，降低電感電流紋波，提高輕載效率。內(nèi)置的抗爆音功能能在各種場景下減少揚(yáng)聲器的爆音噪聲，保護(hù)電路則提供過溫、過流、過壓、欠壓保護(hù)，并報告錯誤狀態(tài)。它支持8kHz至192kHz的寬輸入采樣率，還具備單頻段DRC（動態(tài)范圍壓縮）、靈活的輸入混音器和功率限幅功能。其推薦的結(jié)溫范圍為 -40°C至150°C，環(huán)境溫度范圍為 -40°C至85°C。

二、產(chǎn)品特性

低靜態(tài)電流與寬輸入范圍

• CMH模式：有效降低靜態(tài)電流，提高輕載效率。
• 寬輸入電源范圍：支持4.5V至26.4V的輸入電源，適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 支持多種I/O電壓：支持1.8V和3.3V的I/O電壓，增加了設(shè)計的靈活性。

高性能音頻指標(biāo)

• 多種功率模式：可實現(xiàn)1x100W的PBTL模式（2Ω，23V， (THD+N = 1%) ）和2x50W的BTL模式（4Ω，23V， (THD+N = 1%) ）。
• 高信噪比：SNR高達(dá)113dB，能提供清晰純凈的音頻信號。
• 低失真：在1W功率下， (THD+N) 僅為0.02%，確保音頻質(zhì)量。
• 低噪聲：噪聲底為35μV，減少背景噪聲干擾。
• 高效率：在8Ω負(fù)載、2x10W功率輸出時，效率可達(dá)94%。
• 低導(dǎo)通電阻： (R_{DS(ON)}) 低至90mΩ，降低功率損耗。

其他特性

• 多采樣頻率支持：支持8kHz至192kHz的采樣頻率，還支持TDM格式的多通道音頻。
• 內(nèi)置多種功能：包括抗爆音功能、可編程的DRC濾波器系數(shù)、內(nèi)置直流阻塞濾波器、內(nèi)置熱折返控制等。
• 保護(hù)功能齊全：具備UVLO、OVP、OCP、OTP和DCP等保護(hù)特性。
• 封裝形式：采用64引腳LQFP封裝，帶有外露散熱墊，有利于散熱。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

RT9120H的應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋了各種音頻設(shè)備：

• 藍(lán)牙和WiFi音箱：為無線音箱提供高功率、高質(zhì)量的音頻放大。
• 低音炮：滿足低音炮對大功率輸出的需求。
• 書架式立體聲系統(tǒng)：提升立體聲系統(tǒng)的音頻性能。
• 專業(yè)和公共廣播（PA）音箱：適用于專業(yè)音頻場合。
• 有源分頻器和兩路音箱：在復(fù)雜音頻系統(tǒng)中發(fā)揮作用。
• 條形音箱、筆記本電腦和PC音箱：為這些設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)音頻解決方案。
• 家庭音頻：為家庭音響系統(tǒng)帶來出色的音頻體驗。

四、引腳配置與功能

引腳配置

RT9120H采用RLQFP - 64L 10x10（PP）封裝，其引腳包括電源引腳、數(shù)字輸入輸出引腳、模擬輸出引腳等。例如，SDA和SCL用于I2C通信，SDI用于 (I^{2} S) 數(shù)據(jù)輸入，LRCK用于 (I^{2} S) 左右聲道時鐘輸入等。

功能引腳描述

五、電氣特性

輸入輸出電壓

• PWDNN和MUTE_N：高電平輸入電壓為 (DVDD times 0.7) ，低電平輸入電壓為 (DVDD times 0.3) 。
• FAULTB：低電平輸出電壓在 (I_{PULLUP} = 3mA) 時最大為0.4V。

電流特性

• DVDD靜態(tài)電流：正常模式下為8.5mA，關(guān)機(jī)電流為5 - 15μA。
• PVDDL/R + AVCC靜態(tài)電流：在CMH模式下，不同條件下電流有所不同，如在某些條件下為20 - 30mA，關(guān)機(jī)電流為10 - 20μA。

其他特性

• 導(dǎo)通電阻：高側(cè) (R_{DS(ON)}) 為90mΩ，低側(cè)為85mΩ。
• 增益變化：放大器之間的增益差異最大為0.5dB，左右聲道增益差異最大為0.4dB。
• 啟動和關(guān)機(jī)時間：從關(guān)機(jī)啟動時間為45ms，PWM關(guān)機(jī)時間最大為200μs。
• PWM開關(guān)頻率：384kHz模式下為364.8 - 403.2kHz，768kHz模式下為729.6 - 806.4kHz。
• 輸出功率：在BTL模式下， (THD + N = 10%) ，PVDD = 23V， (R{L} = 4Omega) 時，輸出功率為50W； (THD + N = 1%) ，PVDD = 23V， (R{L} = 2Omega) 時，輸出功率為100W。
• 失真和噪聲： (THD + N) 在PVDD = 24V， (P{O} = 1W) （BTL）， (R{L} = 8Omega) 時為0.02 - 0.1%，輸出集成噪聲為35μV。
• 輸出偏移電壓：在不同電源電壓下，啟用DC校準(zhǔn)后，輸出偏移電壓為 -5 - 5mV。
• 串?dāng)_：在不同條件下，串?dāng)_為 -75 - -110dB。
• 信噪比：在PVDD = 24V， (THD + N = 1%) 時，信噪比為113dB。
• 電源抑制比：在1kHz頻率下為 -75dB。
• 動態(tài)范圍：輸入電平為 -60dBFS時，動態(tài)范圍為113dB。
• 效率：在不同電源電壓和輸出功率下，效率有所不同，如在PVDD = 12V，輸出功率為10W + 10W， (R_{L} = 8Omega) 時，效率為94%。

六、應(yīng)用信息

I2C總線與通信協(xié)議

RT9120H支持I2C協(xié)議，通過SCL和SDA端口進(jìn)行通信。它作為從設(shè)備，可在最高400kb/s的速率下工作。數(shù)據(jù)在SCL時鐘為低電平時在SDA線上變化，SDA在時鐘高電平時的跳變用于識別START或STOP條件。

電容和濾波器選擇

• 升壓電容：對于大功率輸出和低頻應(yīng)用，升壓電容可在0.47μF至1μF之間選擇。例如，在PVDD = 24V， (R = 8Omega) ，輸出功率 > 2x25W，20Hz，BTL模式下，選擇1μF電容。
• LC濾波器：根據(jù)PWM開關(guān)頻率選擇合適的LC組合，384kHz時，電感為10μH至8.2μH，電容為0.68μF至0.47μF；768kHz時，電感為4.7μH，電容為0.47μF至0.22μF。

設(shè)備尋址

RT9120H支持4種不同的地址設(shè)置，通過A_SEL引腳進(jìn)行選擇。默認(rèn)設(shè)備地址根據(jù)A_SEL的連接方式不同而不同，如A_SEL = DVDD時為0011001，A_SEL = GND時為0011000等。

音頻接口

支持I2S、左對齊、右對齊和TDM四種音頻接口，每種接口支持32位、24位、20位和16位格式。

增益設(shè)置

• 放大增益：通過寄存器0x07的b[4:0]設(shè)置，范圍從 -6dB到17dB。
• 主音量增益：通過寄存器0x20的MS_VOL[10:0]設(shè)置，范圍從24dB到靜音，每步為0.0625dB。

其他功能

• 音量漸變：通過寄存器0x0A的VOL_RAMP_MODE[1:0]設(shè)置，可選擇不同的音量漸變時間。
• 硬限幅功能：通過寄存器0x06的HARD_CLIP_EN和0x27的HARD_CLIP_TH設(shè)置，可對信號進(jìn)行限幅。
• 直流保護(hù)功能：通過寄存器0x14設(shè)置直流檢測閾值和檢測時間，保護(hù)揚(yáng)聲器。
• 補(bǔ)償濾波器：用于補(bǔ)償內(nèi)部增益和LC濾波器對頻率響應(yīng)的影響，可根據(jù)不同應(yīng)用電路進(jìn)行設(shè)置。

七、總結(jié)

RT9120H是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的音頻放大器，它在音頻質(zhì)量、效率、保護(hù)功能等方面都表現(xiàn)出色。無論是在消費(fèi)電子還是專業(yè)音頻領(lǐng)域，都能為工程師提供可靠的音頻解決方案。在實際設(shè)計中，工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇電容、濾波器等元件，設(shè)置合適的增益和參數(shù)，以充分發(fā)揮RT9120H的優(yōu)勢。你在使用類似音頻放大器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。