LMC567：一款低功耗音频解码集成电路

中国IC网 20260305

  • 低功耗设计

LMC567：一款低功耗音频解码集成电路

产品特性

  • 功能与LM567高度兼容
  • 支持2 V至9 V宽电源电压范围
  • 具备低静态电源电流
  • 输出激活状态下不增加电源电流
  • 工作频率可达500 kHz
  • 振荡器频率具有高稳定性
  • 具备接地参考输入特性
  • 幅度比较器中引入滞后机制
  • 具备良好的抗带外噪声能力
  • 最大输出电流能力为20 mA

典型应用

  • 按键音解码
  • 高精度振荡器
  • 频率监测与控制
  • 宽带FSK解调
  • 超声波控制应用
  • 载波电流遥控系统
  • 通信寻呼解码装置

产品概述

LMC567是一款低功耗、通用型音频解码集成电路，功能与经典LM567器件相似。该器件内部集成了双频压控振荡器（VCO）和正交分频器，用于生成参考信号，供相位与幅度检测器使用。

其VCO与相位检测器共同构成锁相环（PLL），该锁相环能够锁定在输入信号的频率范围内。当PLL锁定，并且输入信号幅度超过内置阈值时，输出端将激活接地开关。外部定时组件用于设定振荡器频率为输入信号的两倍，并影响相位与幅度滤波器的时间常数。

测试电路

图1展示了用于评估LMC567典型性能的测试电路。

图1. LMC567测试电路

表1提供了测试电路中定时电阻Rt与定时电容Ct的推荐值。

详细说明

LMC567C是低功耗音频解码器件，其功能与LM567兼容。该设备依赖外部组件来配置内部振荡器，使其频率为输入信号的两倍，并设定滤波器的响应特性。内部VCO与鉴相器共同构成锁相环，用于锁定输入频率。

当锁相环处于锁定状态时，输出端将激活接地开关。

功能说明

1. 振荡器

LMC567中的压控振荡器（VCO）应配置为输入信号音调频率的两倍。VCO中心频率由连接至引脚5和6的定时电阻Rt与定时电容Ct共同决定。中心频率公式如下：

输入信号的半Fosc音调可由以下公式解码：

在低频范围内，该公式具有较高精度；但当频率超过50 kHz（即振荡器频率Fosc为100 kHz）时，内部延迟将导致实际频率低于理论值。

Rt与Ct的选择需在电源电流和电容精度之间进行权衡。由于Rt周期性地向Ct充电，因此会引入额外的电源电流（公式3）。

为最小化电源电流，应尽可能增大Rt值（见图2）。但频率需求决定了Rt与Ct的乘积，即增大Rt需减小Ct。当Ct低于100 pF时，电路板上的杂散电容将显著影响频率精度。

图2. 电源电流与频率关系

由于IC与元件本身存在容差，振荡器定时元件通常需要微调。通常通过在Rt中引入可变电阻来实现微调，也可对Ct进行调节。LMC567的初始频率偏移特性可参考电气参数，而总调节范围还应考虑Rt与Ct的容差。

2. 输入端口

输入引脚3内嵌40 kΩ接地电阻，可直接连接零偏置信号。若输入存在直流成分，必须通过耦合电容隔离。多个LMC567器件的输入端可并联，无需单独隔离。

3. 环路滤波器

引脚2为鉴相器输出与VCO控制输入端，内部80 kΩ电阻与外部电容C2共同构成环路滤波器。

较小的C2值可缩短PLL捕获时间，并扩大频率牵引范围，从而提高检测带宽（LDBW）。增大C2则会延长捕获时间，但增强抗噪能力，并缩小牵引范围（见图3）。最大频率保持范围始终等于LDBW。

图3. 带宽与C2关系

4. 输出滤波器

引脚1为幅度检测器输出端，其典型输出电压为7/9 Vs。当PLL锁定且输入信号幅度足够使引脚1电压降至2/3 Vs时，输出将被激活。

引脚1内部40 kΩ电阻与外部电容C1构成输出滤波器。C1的选择需在信号转换速率与载波纹波抑制之间权衡。对于突发音频应用，较小C1可减少延迟，较大C1则可提升抗噪能力。

此外，通过外部电阻连接引脚1至电源或地，可调节输入检测阈值。但阈值越低，引脚1对纹波的敏感度越高，且器件间阈值差异越大。

5. 输出端口

引脚8为N沟道场效应管（FET）输出开关。当PLL锁定且输入信号幅度足够使引脚1电压降至2/3 Vs以下时，输出开关被激活。该开关无需额外电流，其导通电阻与供电电压成反比，因此在相同负载电流下，供电电压越低，饱和电压越高。

设备操作模式

LMC567在2 V至9 V电源电压下运行，可支持1 Hz至500 kHz输入频率范围。

在大多数LM567应用中，LMC567可直接替换，但需满足以下条件：

  • 振荡器定时电容Ct需减半，以实现输入频率的两倍振荡频率。
  • 滤波电容C1与C2需减小8倍，以保持相同的滤波时间常数。
  • 引脚8输出电流必须控制在LMC567的额定范围内。

应用指南

典型连接图展示了在多种应用场景中，LMC567正常运行所需的外部组件与系统连接。德州仪器（TI）可通过原理图与布局审查，协助解决设计中的任何问题。

更多设计支持请访问 support.ti.com，也可加入e2e.ti.com的音频放大器技术论坛。

图4. LMC567典型应用原理图

电源建议

LMC567的工作电源范围为2 V至9 V，因此电源输出必须稳定且在此范围内。

考虑到器件在部分应用中可能运行于高频状态，电源去耦至关重要。建议在VCC引脚附近放置一个低等效串联电阻（ESR）的陶瓷电容，典型值为0.1 µF，并应放置于距离VCC引脚不超过2 mm的位置。

PCB布局建议

1. 布局原则

为确保性能稳定，VCC引脚必须与地平面良好去耦。去耦电容应尽可能靠近器件安装。同时，时序走线与滤波元件的布线应尽可能短，以减少干扰。

2. 布局示例

图5提供了LMC567的典型PCB布局方案。

图5. LMC567 PCB布局示例

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