MERUS? EVAL_AUDIO_MA12070_B 和 EVAL_AUDIO_MA12070P_B評估板使用指南

一、前言

在音頻放大器設計領域，一款性能優良的評估板能為工程師們節省大量的時間和精力，幫助他們快速了解和評估放大器芯片的特性。今天，我們就來深入探討一下 MERUS? 系列的兩款評估板：EVAL_AUDIO_MA12070_B 和 EVAL_AUDIO_MA12070P_B，看看它們能為我們帶來怎樣的驚喜。

文件下載：Infineon Technologies MERUS? EVAL_AUDIO_MA12070P_B評估板.pdf

二、評估板概述

2.1 板卡特性與音頻性能

這里需要注意的是，空閑功耗是輸出級電流、5V 電源和 3.3V 電源電流的總和。由于所有電源都連接到 PVDD，在直接從 PVDD 測量空閑電流消耗時，需要考慮降壓轉換的 5V 和 3.3V 的效率。

2.2 EVK 設備類型

EVK 上的設備類型（MA12070 或 MA12070P）會印在板卡頂部，同時也會在 EVK PCB 底部的序列號標簽上注明，方便我們識別。

三、設置指南

3.1 連接與接口

操作和評估該評估板需要以下設備：

• 一個用于 PVDD 的單電源
• 具有線路電平輸出的模擬音頻源或信號發生器（MA12070）
• 數字 I2S 音頻源（MA12070P）
• 輸入和輸出連接器的電纜
• 帶有測量濾波器的音頻分析儀

評估板上有眾多的連接器和接口，如 MSELO、MSEL1 用于選擇輸出配置；/CLIP、/ERROR 作為音頻削波和錯誤指示器；CLKMS 用于選擇時鐘模式等。詳細的接口信息可以參考文檔中的表格。

3.2 數字音頻和模擬音頻接口注意事項

對于 MA12070P 的數字 I2S 輸入流，連接方案有特定要求，從頂部到底部，左側接口依次為 SCK（字時鐘）、WS（字選擇）、SD0（包含兩個數字輸入流通道的復用數據線）、SD1（包含兩個數字輸入流通道的復用數據線）、MCLK（主時鐘）。 而使用模擬輸入時，板卡最初是為不平衡輸入源設置的，但為了進行完整的系統性能評估，建議使用平衡模擬輸入信號。具體操作是移除“模擬輸入接口”上的四個跳線，并按要求連接平衡輸入信號。

四、操作演示板

4.1 推薦操作條件

4.2 撥動開關

評估板上有兩個撥動開關，開關 1 用于關閉/啟用，默認設置為“關閉”；開關 2 用于靜音/播放，默認設置為“靜音”。

4.3 揚聲器負載

該演示板配置為無濾波器放大器，這意味著放大器輸出和負載之間無需 LC 濾波器。在正常使用中，放大器依靠揚聲器的固有電感，因此不需要額外的電感。不過，演示板中包含了與功率電阻串聯使用的電感，可在沒有實際揚聲器作為負載且音頻分析儀輸入部分沒有外部低通濾波器（LPF）的情況下進行測量。需要注意的是，許多音頻測量分析儀直接連接到無濾波器放大器輸出時可能無法正常工作。

4.4 GUI

演示板配備了圖形用戶界面（GUI）PC 軟件，用于控制 MA12070/P 設備。該軟件包含在演示板中，可在 Windows PC 上運行。解壓文件包后，我們可以通過 GUI 對放大器進行各種設置和控制。例如，默認情況下，MA12xx/P 會根據操作期間的音頻電平檢測自動選擇相關的電源模式（PM1、PM2 或 PM3），所選電源模式會在電源模式指示器中以藍色顯示。我們還可以通過 GUI 上的滑塊設置電源模式之間的轉換電平，以及選擇不同的電源模式配置文件，以優化低空閑功耗、音頻性能或 EMI。

4.5 啟動序列

不同的輸入配置有不同的啟動序列。對于 MA12070 設備的模擬輸入配置，需要按照以下步驟啟動：

1. 確保撥動按鈕處于“關閉”和“靜音”位置。
2. 連接所有電纜，包括通過 USB 電纜連接 PC。
3. 確保連接了有源模擬音頻源。
4. 打開 PVDD 電源。
5. 將撥動開關設置為“啟用”位置啟動板卡。
6. 運行可執行文件啟動 GUI 軟件以監控設備狀態。
7. 確保 GUI 顯示有效的設備 ID 和連接狀態。
8. 將撥動開關設置為“播放”位置開始播放音樂。
9. 可以通過點擊“加載” -> 選擇 configs 子文件夾中的配置文件 -> 點擊“編程”，將額外的“優化”設置編程到設備中。

對于 MA12070P 設備的數字（I2S）輸入配置，啟動步驟如下：

1. 確保撥動按鈕處于“關閉”和“靜音”位置。
2. 連接所有電纜，包括通過 USB 電纜連接 PC。
3. 將 I2S 連接到 I2S 音頻輸入接口。
4. 確保時鐘選擇跳線設置為“從”模式。
5. 打開 PVDD 電源。
6. 在啟用放大器之前，確保 I2S 主時鐘存在。
7. 將撥動開關設置為“啟用”位置啟動板卡。
8. 運行“MA Device GUI 6.5.0.exe”文件啟動 GUI 軟件。
9. 確保 GUI 顯示有效的設備 ID 和連接狀態。
10. 在 GUI 中打開“數字音頻處理器”。
11. 在 DAP 窗口中勾選“數字音頻啟用”和“音頻處理器啟用”。
12. 點擊“I2S 設置”打開 I2S 設置窗口，設置正確的 I2S 設置。
13. 將撥動開關設置為“播放”位置開始播放聲音。
14. 同樣可以將額外的“優化”設置編程到設備中。

五、測量方法

與線性放大器甚至“常規”開關放大器相比，為 MA12070 或 MA12070P 設置可靠的測量配置需要更多的努力。這是因為 MA12070 和 MA12070P 是無濾波器放大器，無需外部（通常昂貴且笨重）的 LC 濾波器來去除開關殘留。MERUS? 音頻多級技術使得開關殘留比“常規”開關放大器低幾個數量級。 為了獲得可靠的測量結果，在測量 MA12070 或 MA12070P 設備時，需要在音頻分析儀的輸入級前面使用一個單獨的外部 LPF。大多數音頻分析儀在輸入級有帶寬限制，無法跟蹤放大器輸出級的快速變化，這可能導致不準確的高 THD + N 測量結果。

六、其他信息

文檔中還提供了 EVK 原理圖、PCB 布局和物料清單（BOM）等信息。原理圖可以幫助我們了解評估板的電路結構，PCB 布局有助于我們進行硬件設計時的參考，而 BOM 則詳細列出了評估板上使用的各種元器件信息。

七、總結

MERUS? EVAL_AUDIO_MA12070_B 和 EVAL_AUDIO_MA12070P_B 評估板為音頻放大器設計工程師提供了一個全面的平臺，用于評估和演示 MA12070 和 MA12070P 放大器的特性和優勢。通過合理的連接、正確的操作和準確的測量，我們可以充分發揮這兩款放大器的性能。大家在使用過程中如果遇到問題，歡迎一起交流探討。