MAX9700：低 EMI、無濾波器 D 類音頻放大器的卓越之選

在音頻放大器領(lǐng)域，如何在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效、低噪音的音頻放大一直是工程師們追求的目標(biāo)。Maxim 推出的 MAX9700 1.2W 低 EMI、無濾波器 D 類音頻放大器，憑借其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和出色的性能，為音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了新的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

MAX9700 是一款單聲道 D 類音頻功率放大器，它結(jié)合了 AB 類放大器的性能和 D 類放大器的效率，能夠在節(jié)省電路板空間的同時(shí)延長電池續(xù)航時(shí)間。采用 D 類架構(gòu)，該放大器可向 8Ω 負(fù)載提供 1.2W 的功率，效率超過 90%。其獨(dú)特的低 EMI 調(diào)制方案使得傳統(tǒng) D 類輸出濾波器不再必要。

二、關(guān)鍵特性

（一）調(diào)制方案靈活

1. 固定頻率模式（FFM）：通過 SYNC 引腳的不同設(shè)置，可實(shí)現(xiàn) 1100kHz 或 1450kHz 的固定開關(guān)頻率。這種模式下，D 類輸出的頻譜由基本開關(guān)頻率及其相關(guān)諧波組成。
2. 擴(kuò)頻模式（SSM）：當(dāng) SYNC = VDD 時(shí)，進(jìn)入擴(kuò)頻模式，開關(guān)頻率在 1220kHz ± 120kHz 范圍內(nèi)隨機(jī)變化。該模式可使寬帶頻譜分量更加平坦，相比傳統(tǒng)方法，能將揚(yáng)聲器和電纜輻射的 EMI 降低 5dB。
3. 外部同步功能：SYNC 引腳還允許將 MAX9700 的振蕩器與外部時(shí)鐘同步，用戶可以自定義開關(guān)頻率。此外，多個(gè) MAX9700 可以級聯(lián)并實(shí)現(xiàn)頻率鎖定，減少時(shí)鐘互調(diào)引起的干擾。

（二）高性能指標(biāo)

1. 高電源抑制比（PSRR）：在 217Hz 時(shí)，PSRR 高達(dá) 72dB，能夠有效抑制電源紋波對音頻信號的影響。
2. 低總諧波失真加噪聲（THD + N）：在 1kHz 輸入頻率下，THD + N 低至 0.01%，確保了高質(zhì)量的音頻輸出。
3. 高信噪比（SNR）：SNR 超過 90dB，能夠提供清晰、純凈的音頻信號。

（三）保護(hù)功能完善

具備短路和熱過載保護(hù)功能，可防止設(shè)備在故障情況下?lián)p壞，提高了系統(tǒng)的可靠性。

（四）封裝形式多樣

提供 10 引腳 TDFN（3mm x 3mm x 0.8mm）、10 引腳 μMAX 和 12 凸點(diǎn) UCSP（1.5mm x 2mm x 0.6mm）三種封裝形式，滿足不同應(yīng)用場景對空間和散熱的要求。

三、工作模式詳解

（一）固定頻率調(diào)制（FFM）模式

通過設(shè)置 SYNC 引腳，可選擇 1.1MHz 或 1.45MHz 的開關(guān)頻率。在該模式下，若諧波頻率落在敏感頻段，可將開關(guān)頻率改變 ±32%，且不影響音頻再現(xiàn)。

（二）擴(kuò)頻調(diào)制（SSM）模式

此模式下，開關(guān)頻率圍繞 1.22MHz 隨機(jī)變化 ±120kHz。與 FFM 模式不同，其頻譜能量不再集中在開關(guān)頻率的倍數(shù)處，而是分散在一個(gè)隨頻率增加的帶寬內(nèi)，在 EMI 方面表現(xiàn)更優(yōu)。

（三）外部時(shí)鐘模式

SYNC 引腳可接收 800kHz 至 2MHz 的外部 TTL 時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)時(shí)鐘的同步。即使時(shí)鐘周期隨機(jī)化，也能與工作在 SSM 模式的其他 MAX9700 同步。

（四）無濾波器調(diào)制/共模空閑模式

傳統(tǒng) D 類放大器在無信號時(shí)輸出 50% 占空比的方波，會導(dǎo)致負(fù)載上有直流電壓，增加功耗。而 MAX9700 在無信號輸入時(shí)，其差分輸出相互抵消，揚(yáng)聲器兩端無凈電壓，從而降低了功耗。

四、應(yīng)用信息

（一）無濾波器操作

MAX9700 無需輸出濾波器，依靠揚(yáng)聲器線圈的固有電感以及揚(yáng)聲器和人耳的自然濾波作用來恢復(fù)音頻信號。這不僅減小了系統(tǒng)尺寸和成本，還提高了效率。不過，在某些情況下，如電路板布局或電纜長度導(dǎo)致輻射發(fā)射超標(biāo)，或電路靠近 EMI 敏感設(shè)備時(shí)，仍可使用 LC 濾波器。

（二）輸入放大器配置

1. 差分輸入：差分輸入結(jié)構(gòu)可減少共模噪聲拾取，與許多編解碼器兼容，且無需輸入耦合電容。
2. 單端輸入：通過將一個(gè)輸入電容耦合到地，另一個(gè)輸入接收信號，可將 MAX9700 配置為單端輸入放大器。
3. 直流耦合輸入：輸入放大器可接受直流耦合輸入，但需注意低頻信號可能會直接傳輸?shù)截?fù)載。

（三）組件選擇

1. 輸入濾波器：輸入電容 (C{IN}) 與 MAX9700 的輸入阻抗構(gòu)成高通濾波器，用于去除輸入信號的直流偏置。選擇 (C{IN}) 時(shí)，應(yīng)使 -3dB 點(diǎn)遠(yuǎn)低于感興趣的最低頻率。
2. 輸出濾波器：一般情況下無需輸出濾波器，但在特定情況下可使用 LC 濾波器來改善輻射發(fā)射。
3. 電源旁路和布局：為確保低失真運(yùn)行，應(yīng)使用 0.1μF 電容分別對 VDD 和 PVDD 進(jìn)行旁路，并將 GND 和 PGND 星型連接到系統(tǒng)地。

（四）立體聲配置

兩個(gè) MAX9700 可配置為立體聲放大器，主放大器的未濾波輸出驅(qū)動從放大器的 SYNC 引腳，實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率同步。這種配置可確保音頻頻譜內(nèi)無拍頻，且 THD + N 性能出色，通道間串?dāng)_極小。

（五）音量控制設(shè)計(jì)

在使用音量控制時(shí)，需注意輸入源阻抗平衡問題。采用將電位器連接在差分輸入之間的配置，可顯著改善上電或從關(guān)機(jī)狀態(tài)恢復(fù)時(shí)的瞬態(tài)性能。

五、總結(jié)

MAX9700 以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和出色的性能，為音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了一種高效、靈活的解決方案。無論是在手機(jī)、PDA、MP3 播放器還是便攜式音頻設(shè)備中，MAX9700 都能展現(xiàn)出其優(yōu)勢。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)音頻系統(tǒng)時(shí)，不妨考慮 MAX9700，它或許能為你的項(xiàng)目帶來意想不到的效果。你在使用音頻放大器時(shí)遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。