Class-D 功放TAS5731M 上电时序分析

tn28

在典型的音频功放应用中，通常使用音频DAC输出I2S信号送到数字音频功放进行音频放大。音频DAC会根据外围不同的配置来确定其作为master还是slave 模式，音频功放通常作为slave接受来自master 的I2S数据。CS5343是一款音频DAC，其通过I2S信号中的SDOUT的电平状态来确定主从模式。在CS5343和TAS5731M结合使用时，两颗芯片精确的上电时序控制是至关重要的，否则会出现偶尔没有声音的问题。具体分析如下。

TAS5731M介绍：

TAS5731M 是一款集成DSP 和支持2.1模式的2*30W高效数字音频D类功放，可以用于驱动立体声桥式扬声器，可接受宽范围额输入数据和传输速率。TAS5731M 只可作为从设备工作，接收外部的所有时钟和数据信号。根据采样率不同，TAS5731M工作时会在384kHz开关速率至352kHz开关速率直接进行PWM调制。

TAS5731M 电源轨介绍：

TAS5731M 存在三个电源轨，PVDD, AVDD以及DVDD。PVDD用于对半桥供电，供电范围支持8V-24V，AVDD及DVDD分别是对内部的模拟器件和数字电路供电，支持3.3V。在实际应用中，会简化电路可将AVDD和DVDD采用一个3.3V电源共同提供。

TAS5731M上电时序分析：

由于TAS5731M内部集成了DSP数字电路以及半桥等模拟电路，上电时序对器件正常工作是至关重要的。如下图1所示为TAS5731M推荐上电时序：

图1 TAS5731M 推荐上电时序

为保证芯片内部逻辑控制正确，须要保证AVDD/DVDD首先上电，确定各个端口保持在稳定电平。在AVDD/DVDD达到稳定电平之前，PDN以及RESET引脚需一直处于低电平，保证芯片处于复位状态。在AVDD/DVDD达到稳定电平之后，所有逻辑电平状态已经确定，再将PDN和RESET以及PVDD拉高和上电，让芯片开始正常工作。

从上图1标注可以看出，能够保证端口电平稳定的AVDD/DVDD的值约为3V，结合到TAS5731M datasheet中提到，当PVDD达到7.6V和AVDD/DVDD达到2.7V时，所有电路才可以正常工作。原因在于TAS5731M内部有1.8VLDO，用于确定端口的电平状态。1.8V LDO 通过AVDD 3.3V供电，由于LDO 存在压降，所以在AVDD上升到2.7V及以上时，LDO开始工作输出稳定1.8V电压，确定各逻辑电平状态。1.8V LDO电压可以通过Pin18 VR-DIG测量。

下图2为在相同测试条件下，不同测试时间TAS5731M SDIN(黄色)AVDD(红色)SCLK(蓝色)的波形。SDIN引脚通过上拉电阻拉到AVDD。可以看出，在AVDD未达到2.7V之前，SDIN引脚的会出现不同的高低电平。特别是在AVDD刚好到达2.7V左右时，SDIN的电平会突然进行切换，然后由上拉电阻再提到到3.3V。

图2  TAS5731M SDIN/AVDD/SCLK波形

因此，对于音频DAC CS5343+TAS5731M的应用场景, 音频DAC CS5343上电之后会立刻检测SDOUT,对应TAS6731M 为SDIN引脚的电平状态确定其工作状态，电平为高处于master模式，输出I2S信号；电平为低，处于slave 模式，不输出I2S信号。若CS5343在TAS5731M AVDD电平没有达到2.7V之前去检测SDIN电平状态，就会检测出低电平情况，CS5343被认为作为slave模式工作，导致没有声音输出。

针对这种情况，有两种解决方案：

1.  改变上电时序。由于DAC需要检测SDIN电平状态，可以保证先让TAS5731M供电稳定，然后再给CS5343供电。

2.  采用硬件控制模式的音频DAC，如PCM1808+TAS5731M。PCM1808可通过硬件引脚电平配置确定其主从模式。