低成本單聲道/立體聲1.4W差分音頻功率放大器MAX9718/MAX9719的設(shè)計與應(yīng)用

在便攜式音頻設(shè)備的設(shè)計中，音頻功率放大器是至關(guān)重要的組件，它直接影響著音頻的質(zhì)量和設(shè)備的功耗。今天，我們就來詳細探討一下Maxim公司的兩款低成本單聲道/立體聲1.4W差分音頻功率放大器——MAX9718和MAX9719。

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一、產(chǎn)品概述

MAX9718和MAX9719是專門為帶有內(nèi)置揚聲器的便攜式音頻設(shè)備設(shè)計的差分輸入音頻功率放大器。差分輸入結(jié)構(gòu)提高了噪聲抑制能力，提供了共模抑制功能。橋接負載（BTL）架構(gòu)在提供高質(zhì)量功率音頻放大的同時，最大限度地減少了外部組件的數(shù)量。

其中，MAX9718是單通道放大器，適用于單聲道系統(tǒng)；而MAX9719是雙通道放大器，可用于立體聲系統(tǒng)。這兩款器件在單+5V電源供電時，每通道可向4Ω負載提供1.4W連續(xù)平均功率，且總諧波失真加噪聲（THD + N）小于1%。

二、產(chǎn)品特性

1. 寬電壓范圍與高電源抑制比

這兩款放大器支持2.7V至5.5V的單電源操作，在217Hz時具有高達 - 93dB的電源抑制比（PSRR），能夠有效抑制電源噪聲，保證音頻信號的純凈度。

2. 低功耗與靜音模式

具備100nA的低功耗關(guān)斷模式，通過關(guān)斷輸入可禁用偏置發(fā)生器和放大器，將靜態(tài)電流消耗降低至小于100nA。同時，MAX9718的關(guān)斷輸入極性可設(shè)置為高電平有效或低電平有效，使用起來更加靈活。

3. 無咔嗒聲和噗噗聲

采用了Maxim公司的全面咔嗒聲和噗噗聲抑制電路，在啟動和關(guān)斷期間能有效減少可聽的咔嗒聲和噗噗聲，提升用戶的聽覺體驗。

4. 多種增益選擇

提供內(nèi)部固定增益（0dB、3dB和6dB）的版本，可減少組件數(shù)量；同時也有可調(diào)增益選項（MAX9718A/H/MAX9719A），滿足不同的設(shè)計需求。

5. 引腳兼容性與寬溫度范圍

MAX9718與LM4895引腳兼容，方便進行升級替換。兩款器件的工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，適用于各種不同的工作環(huán)境。

三、電氣特性

1. 電源相關(guān)特性

在5V電源供電時，每個放大器的電源電流典型值為5.0mA至7.5mA；關(guān)斷狀態(tài)下，每個放大器的電源電流小于1μA。

2. 輸入輸出特性

輸入阻抗在10kΩ至20kΩ之間，輸出失調(diào)電壓在不同增益設(shè)置下有所不同，但最大不超過±20mV。共模輸入電壓范圍較寬，能夠適應(yīng)不同的輸入信號。

3. 其他特性

熱關(guān)斷閾值為 + 160°C，熱關(guān)斷遲滯為15°C，可有效保護器件免受過溫損壞。最大容性驅(qū)動能力為500pF，能夠驅(qū)動一定負載的電容。

四、典型應(yīng)用特性

1. 總諧波失真加噪聲（THD + N）

通過典型工作特性曲線可以看出，THD + N與頻率、輸出功率、共模電壓等因素密切相關(guān)。在不同的負載電阻、增益和電源電壓條件下，THD + N的表現(xiàn)有所不同。一般來說，輸出功率越大，THD + N也會相應(yīng)增加；而在低頻段，THD + N相對較低。

2. 輸出功率與其他參數(shù)的關(guān)系

輸出功率與負載電阻、電源電壓等因素有關(guān)。在相同的電源電壓下，負載電阻越小，輸出功率越大；而在相同的負載電阻下，電源電壓越高，輸出功率也越大。同時，輸出功率還受到THD + N的限制，當(dāng)THD + N達到一定值時，輸出功率將不再增加。

五、引腳說明與應(yīng)用信息

1. 引腳功能

MAX9718和MAX9719的引腳功能各有不同，但主要包括關(guān)斷輸入（SHDN）、輸入引腳（IN - 和IN +）、輸出引腳（OUT - 和OUT +）、偏置引腳（BIAS）等。其中，SHDN引腳用于控制放大器的關(guān)斷狀態(tài)，IN - 和IN +用于輸入音頻信號，OUT - 和OUT +用于輸出放大后的音頻信號，BIAS引腳用于提供直流偏置。

2. BTL放大器

MAX9718/MAX9719采用橋接負載（BTL）配置，與單端配置相比，具有諸多優(yōu)勢。在相同條件下，BTL配置可使輸出電壓翻倍，從而使輸出功率提高四倍。同時，由于差分輸出在電源中點偏置，負載兩端沒有凈直流電壓，因此無需單端放大器所需的直流阻斷電容，減少了成本和電路板空間。

3. 功率耗散與散熱

在正常工作條件下，MAX9718/MAX9719會消耗一定的功率?？筛鶕?jù)絕對最大額定值部分給出的連續(xù)功率耗散數(shù)據(jù)或相關(guān)公式計算最大允許功率耗散。如果實際應(yīng)用中的內(nèi)部功率耗散超過了給定封裝的最大允許值，可以通過增加接地平面的散熱能力、增大到器件的走線尺寸、降低電源電壓、增加負載阻抗、降低環(huán)境溫度、減小增益或減小輸入信號等方法來降低功率耗散。

4. 增益設(shè)置

對于內(nèi)部固定增益的版本（MAX9718B/E、MAX9718C/F、MAX9718D/G、MAX9719B、MAX9719C和MAX9719D），通過內(nèi)部電阻實現(xiàn)固定增益，簡化了設(shè)計；而對于可調(diào)增益版本（MAX9718A/H和MAX9719A），則通過外部反饋電阻（RF和RIN）來設(shè)置增益，公式為 (A{V}=frac{R{F}}{R_{I N}})。

5. 輸入濾波器與偏置電容

輸入濾波器可由輸入電容（CIN）和輸入電阻（RIN）組成高通濾波器，用于去除輸入信號中的直流偏置。偏置電容（CBIAS）用于改善PSRR和THD + N，一般建議使用0.1μF的電容將BIAS引腳旁路到地。較大的CBIAS值可提高PSRR，但會減慢開啟和關(guān)斷時間。

六、封裝信息

MAX9718提供9凸點UCSP、10引腳TDFN和10引腳μMAX等封裝形式；MAX9719提供16引腳TQFN、16引腳TSSOP和16凸點UCSP等封裝形式。不同的封裝適用于不同的應(yīng)用場景，在選擇時需要考慮電路板空間、散熱要求等因素。

七、總結(jié)與思考

MAX9718和MAX9719是兩款性能優(yōu)異的音頻功率放大器，具有低功耗、高音質(zhì)、多種增益選擇等優(yōu)點，適用于手機、PDA和其他便攜式設(shè)備等多種應(yīng)用場景。在設(shè)計過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇增益、封裝形式，同時注意功率耗散和散熱問題，以確保放大器能夠穩(wěn)定、可靠地工作。

大家在使用這兩款放大器時，有沒有遇到過什么問題或者有什么獨特的設(shè)計經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。