IIS数字功放MAX98357开发板/评估系统

前言

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MAX98357、MAX98357A、MAX98357B小巧、低成本、PCM D类IIS放大器，具有AB类性能中文说明规格书

一般描述

MAX98357 开发板（DEV 板）是一个完全组装并经过测试的 PCB，用于评估 MAX98357 I2S 数字输入 D 类功率放大器。DEV板采用2.5V至5.5V单直流电源供电，能够为4Ω负载提供3.2W功率。该器件的输出可直接连接到扬声器负载，以实现无滤波器应用。但是，可以添加过滤器以简化评估。MAX98357A接受标准 I2S 数据，MAX98357B接受左对齐数字音频数据。两个版本还支持 8 通道 TDM 音频数据。
MAX98357评估系统（EV system）包括MAX98357 DEV板和Maxim Integrated的音频接口板（MAXAUDINT001#板）。
MAXAUDINT001# 板提供易于使用的 USB 音频转 I2S 转换器。这使得任何计算机都可以成为数字音频源，可用于评估设备。MAXAUDINT001# 板也可用于为 MAX98357 供电。这允许从单个 USB 连接进行完整评估。

特征

2.5V至5.5V单电源供电
在许多应用中只需要一个外部元件（VDD 电容器）
I2S、左对齐或 TDM 输入
五种可选增益（3db、6dB、9dB、12dB 和 15dB）
音频通道选择（左、右和单声道混合）
无滤光片操作
可选的 D 类输出滤波器，便于评估
经过验证的 PCB 布局
完全安装并经过测试

简化框图

图 1.简化框图

快速上手

推荐设备
• MAX98357 EV系统
• 2.5V至5.5V、2A直流电源
• USB 音频源（通过音频媒体播放器（如 iTunes® 或 Windows Media®播放器）从计算机）
• 4Ω 或 8Ω 扬声器
程序
评估系统已完全组装并经过测试。按照以下步骤验证电路板操作。
注意：在所有连接完成之前，请勿打开电源。
1）验证标头和交换机的配置是否如下：
JU2：引脚 1-3（选择左声道）
JU4：引脚 1-2（从 MAXAUDINT001# 板供电）
JU5：引脚 1-5 （12dB GAIN_SLOT）
JU6：引脚 2-3（电源从外部电源布线）
SW1：位置 1-2（部分开启）
2）将电源输出设置为 5V。禁用电源供应。
3）将电源接地端连接到GND，将电源正极端子连接到DEV板上的VIN。
4）在禁用音频源的情况下，将 USB 音频源连接到 DEV 板上的 J1。
5）将MAXAUDINT001#板连接到DEV板上的J1。
6）在 OUTP 和 OUTN 测试点之间连接扬声器。
7）启用电源输出。
8）启用音频源。
9）确认扬声器正在播放音频源信号。

硬件详细说明

MAX98357评估系统设计用于对MAX98357 I2S 数字输入 D 类功率放大器进行全面评估。DEV板可以单独用作独立的评估板，并可直接由音频测试设备驱动。DEV板也可以与MAXAUDINT001#板结合使用，这使得任何计算机都可以成为I2S数字音频源。
MAXAUDINT001# 板具有可用于为设备供电的直流稳压器。这允许从单个 USB 连接进行快速评估。请注意，从 MAXAUDINT001# 板为器件供电不允许进行高功率评估，因为输入电流有限，不建议使用扬声器进行评估。
跳线 JU4 和 JU6 用于从 MAXAUDINT001# 板或连接到 DEV 板上的测试点 VIN 和 VDDIO 的外部电源为器件供电。
DEV板采用2.5V至5.5V单直流电源供电，能够为4Ω负载提供3.2W的功率，为8Ω负载提供1.75W的功率。该器件的输出可直接连接到扬声器，以实现无滤波器应用。但是，可以添加过滤器以简化评估。
评估板包含评估滤波输出所需的LRC元件。MAX98357A接受标准 I2S 数据，MAX98357B接受左对齐数字音频数据。两个版本还支持 8 通道 TDM 音频数据。

无滤波输出

DEV板无滤波输出（OUTP、OUTN）可以直接连接到扬声器负载，无需任何滤波。使用 OUTP 和 OUTN 测试点将扬声器直接连接到设备输出。

滤波输出

音频分析仪通常无法接受 D 类放大器在其输入端的脉宽调制（PWM）信号。因此，DEV板在输出端具有可选的低通滤波器，以简化评估。出厂时，DEV 板的低通滤波器 LRC 组件未填充，并且 L1、L2 在 PCB 上短路。
要使用滤波输出柱（FOUTP、FOUTN），请移除 L1 和 L2 上的短路，并安装组件 L1、L2、C3–C7 和 R5、R6。使用输出柱将过滤后的输出连接到音频分析器。DEV板输出端的默认低通滤波器针对4Ω扬声器进行了优化。

EMI 注意事项和可选的铁氧体磁珠滤波器

在扬声器引线/导线较长（超过约 12 英寸）的应用中，可以使用由铁氧体磁珠（FB1、FB2）和接地电容器（C8、C9）构成的滤波器来实现额外的 EMI 抑制（图 2）。使用直流电阻低、高频阻抗（> 600MHz）在100Ω至600Ω之间、额定电流至少为1A的铁氧体磁珠。电容值根据所选的铁氧体磁珠和实际的扬声器引线长度而变化。选择小于 1nF 的电容器，其值基于优化的 EMI 性能。

请勿将可选的铁氧体磁珠滤波器与可选的 D 类滤波器一起使用。

可选铁氧体磁珠滤波器

图2.可选铁氧体磁珠滤波器

跳线选择

可选（GAIN_SLOT）
DEV 板具有一个 5 引脚跳线（JU5），用于控制器件的 5 种可编程增益设置。在TDM模式下，增益固定为12dB，GAIN_SLOT引脚被重新用于插槽选择。增益控制配置请参见表1。
表 1.JU5 跳线选择（GAIN_SLOT）

跳线位置	GAIN_SLOT引脚	最大 GAIN_SLOT （dB）
1-2	连接到 VDD 通过 100kΩ 电阻 R1	3
1-3	连接到 VDD	6
1-4	连接到 GND 通过 100kΩ 电阻 R2	15
1-5*	连接到 GND	12
不安装	不连接	9

*默认位置。

SD_MODE输入

DEV 板具有一个 4 引脚跳线（JU2），用于控制发送到放大器输出的音频通道以及关断模式。JU2 用于选择左声道、右声道和左/右声道之和之间的立体声输入数据。JU4 必须设置为引脚 1-2，并施加电压至 +3.3V PCB 焊盘才能正常运行。分流位置见表 2。
表 2.JU2 跳线选择（SD_MODE）

跳线位置	SD_MODE 引脚	音频通道
1-2	连接到 VDDIO 通过 R3（小电阻）	右
1-3*	连接到 VDDIO 通过一个 2kΩ 电阻	左
1-4	连接到 VDDIO 通过 R4（大电阻）	单声道混音

*默认位置。

TDM模式

在 TDM 模式下，该器件具有 12dB 的固定增益，并且 GAIN_SLOT 引脚被重新用于插槽选择。
该器件接受 8 通道 TDM 数据。数据可以是 16 位或 32 位宽。GAIN_SLOT引脚和SD_MODE用于选择器件响应 8 个 TDM 数据通道中的哪一个，如表 3 所示。
表 3.TDM模式信道选择（JU2、7JU5）

JU2	JU5	CHANNEL	BITS
低连接	X	OFF	N/A
1-3	1-5	0	16 or 32
1-3	1-3	1	16 or 32
1-3	OPEN	2	16 or 32
1-3	1-2	3	16 or 32
1-3	1-4	4	16 or 32
1-4	1-5	5	16 or 32
1-4	OPEN	6	16 or 32
1-4	1-3	7	16 or 32

关机模式

该器件具有低功耗关断模式，可通过将跳线 SW1 设置到引脚 2-3 来激活。要退出关断模式，请将 SW1 设置为引脚 1-2，并使用跳线 JU2 选择所需的立体声输入通道。跳线位置见表 4。
表 4.SW1 跳线选择

开关位置	VDDIO电压	设备操作
1-2*	VDDIO 由 JU4 跳线位置确定	正常（通过 JU2 设置选择输入通道）
2-3	连接到 GND	关闭

*默认位置。

外部/内部VDDIO（+1.8V至+3.3V）

在DEV板上，需要来自控制接口的逻辑电压，以便正确选择通过SD_MODE的立体声输入通道。该电压可以在 VDDIO 测试点外部施加，也可以由 MAXAUDINT001# 板上的电路提供。有关 JU4 跳线的选择，请参见表 5。
可以使用+3.3V以外的其他逻辑电压。如果要使用其他逻辑电压，则必须调整电阻 R3 和 R4。有关详细信息，请参阅 MAX98357 IC 数据手册中的“SD_MODE和关断操作”部分。

VDD输入电源（+2.5V至+5.5V）

该器件可接受+2.5V至+5.5V输入电源。该电压可以在 VDD 和 GND PCB 焊盘上外部施加，也可以从 MAXAUDINT001# 板提供。有关 JU6 跳线的选择，请参见表 6。

音频接口板

（MAXAUDINT001# 板）
MAXAUDINT001# 板提供 USB 至 I2S 数据转换，以及可用于为设备供电的直流稳压器。MAXAUDINT001# 板上的 USB 转 I2S 转换器允许任何计算机成为 I2S 数字音频源，而无需安装额外的驱动程序。在 MAXAUDINT001# 板上，将 SW1 设置为“demo”，并将 I2S 开关设置为通过 USB 连接到源音频。这允许从单个 USB 连接进行快速评估。不建议将 MAXAUDINT001# 板用作高功率评估的电源，因为输入电流受到限制。对于高功率评估，请使用连接到VIN的外部电源。

直接驱动 I2S

要直接驱动 I2S，请在 BCLK、LRCLK 和 SDIN 测试点上应用信号，或在 J3 接头上应用信号，或在 J3 引脚 1-2 之间的适当位置应用信号（信号和接地在板上标记）。

评估MAX98357B

MAX98357 DEV板上装有MAX98357A，但也可用于评估MAX98357B。要评估MAX98357B，请小心地从电路板上卸下 MAX98357A （U1）器件，然后更换为 MAX98357BEWL+。无需更改其他组件。
表 5.JU4 跳线选择（VDDIO）

跳线位置	逻辑电压（VDDIO）
1-2*	3.3V由连接到J1接头的MAXAUDINT001#板提供。
2-3	在 VDDIO 测试点应用用户提供的外部电源。

*默认位置。

表 6.JU6 跳线选择（VDD）

跳线位置	输入电压（VDD）
1-2*	VDD 由连接到 J1 接头的 MAXAUDINT001# 板提供。
2-3	用户提供的外部电源应用于 VIN PCB 焊盘。

*默认位置。

元器件列表

指定	数量	描述
BCLK、DIN、LRCLK	3	橙色多用途测试点
C1	1	10μF ±10%，6.3V X5R 陶瓷电容器（0603）村田GRM188R60J106K
C2	1	0.1μF ±10%，16V X7R 陶瓷电容器（0402）村田GRM155R71C104K
C3–C12	0	未安装，陶瓷电容器（0402）
FB1、FB2	2	0Ω ±5% 电阻器（0603）
FOUTN、FOUTP、GND、VIN	4	装订柱
FOUTN、FOUTP、GND （x2），VDD	5	20G电镀实心铜母线线材，0.25英寸U型线材圈
GND （x4），OUTN	5	黑色多用途测试点
J1	1	26 针（2 x 13）双排右角针座，0.1in 中心距
J3	1	6 针接头
JU2	1	4 针接头，0.1 英寸中心
JU4、JU6	2	3 针接头，0.1 英寸中心
JU5	1	5 针接头，0.1 英寸中心
L1、L2	0	未安装，22μH 电感器（6.2mm x 6.3mm）—短（PC 跟踪） TOKO D63CB系列零件东光A916CY-220M
OUTP	1	白色多用途测试点
R1、R2	2	100kΩ ±5% 电阻器（0603）
R3	1	226kΩ ±1% 电阻（0603）
R4	1	634kΩ ±1% 电阻（0603）
R5、R6	0	未安装，电阻器（0402）
R7–R9	3	0Ω ±5% 电阻器（0603）
U1	1	I2S 输入 D 类音频放大器（16 WLP）美信 MAX98357AEWL+
VDDIO	1	红色多用途测试点（63 mil 钻头尺寸）
SW1	1	SPDT 跳线开关，0.1 英寸中心
—	4	分流
—	1	PCB：MAX98357 WLP EVKIT开发板
可选的 D 类滤波器组件
C3–C7	7	0.22μF ±10%，6.3V X5R 陶瓷电容器（0402） TDK C1005X5R0J224K
L1、L2	2	22μH、1A电感器（6.2毫米 x 6.3毫米）东光A916CY-220M
R5、R6	2	22Ω ±5% 电阻器（0402）
可选 I2S 调节组件
R7–R9	3	51Ω ±5% 电阻器（0402）
C10-C12型	3	18pF ±5%，50V，C0G 陶瓷电容器（0402）
可选 EMI 滤波组件
C8、C9	2	680pF ±10% 50V X54 陶瓷电容器（0402） TDK CGA2B1C0G2A681J050BE
FB1、FB2	2	村田BLM18SG331TN1 (0603) 单路 0603磁珠阻抗330Ω@100MHz