D類數(shù)字音頻放大器MAX9700及其應(yīng)用

2.2使EMI最小化的擴譜調(diào)制方式

免濾波器工作方式的一個主要缺點是可能通過揚聲器電纜輻射EMI。由于MAX9700的輸出波形為高頻方波，并具有陡峭的過渡邊沿，因此，輸出頻譜會在開關(guān)頻率及開關(guān)頻率的倍頻處包含大量頻譜能量。這樣，如果在緊靠器件的位置沒有安裝外部輸出濾波器的話，這些高頻能量就會通過揚聲器電纜輻射出去。而MAX9700則采用享有專利的擴譜調(diào)制方案，來幫助緩解可能的EMI問題。

通過抖動或隨機化MAX9700的開關(guān)頻率可實現(xiàn)擴譜調(diào)制。實際開關(guān)頻率相對于標(biāo)稱開關(guān)頻率的變化范圍可達到±10％。盡管開關(guān)波形的各個周期會隨機變化，但占空比不受影響，因此，輸出波形可以保留音頻信息。擴譜調(diào)制能有效展寬輸出信號的頻譜能量，而不是使頻譜能量集中在開關(guān)頻率及其各次諧波上。換句話說，輸出頻譜的總能量沒有變，只是重新分布在更寬的頻帶內(nèi)。這樣就降低了輸出端的高頻能量峰，從而將揚聲器電纜輻射EMI降至最少。雖然有些頻譜噪聲也可能由擴譜調(diào)制引入音頻帶寬內(nèi)，但這些噪聲可被反饋環(huán)路的噪聲整形功能抑制。

3應(yīng)用設(shè)計

3.1放大器差分輸入

MAX9700的單端差動輸入結(jié)構(gòu)可提供超過單端輸入放大器抗擾的能力，并與許多編解碼器相兼容。在蜂窩式移動電話等設(shè)備中，來自射頻轉(zhuǎn)發(fā)器的高頻信號可由放大器的輸入跟蹤檢出，共模噪音信號出現(xiàn)在放大器的輸入端。微分輸入放大器則可通過放大兩個輸入端的差分信號來取消了共模噪聲。

3.2單端輸入

通過圖4所示電路可使MAX9700構(gòu)成單端輸入放大器。其輸入端IN+利用電容器耦合，輸入端IN則通過電容器接地。

3.3立體聲配置

通過兩個MAX9700構(gòu)成立體聲放大器的電路配置如圖5所示。其中U1為主放大器，將其驅(qū)動輸出端OUT-接從放大器U2的同步輸入端可同步兩個MAX9700的開關(guān)頻率，保證兩個MAX9700在音頻范圍內(nèi)沒有差拍頻率產(chǎn)生。該放大器具有良好的THD+N特性，而且沒有串音干擾。

3.4帶音量控制的音頻放大器

MAX9700很容易實現(xiàn)單端驅(qū)動，但在差分輸入阻抗不平衡時，要考慮調(diào)節(jié)問題，傳統(tǒng)的音量調(diào)節(jié)方法由于音量調(diào)節(jié)電位器在上電時可能受到干擾而產(chǎn)生嘎嘎聲，這種嘎嘎聲雖然在音量最大或最小時不明顯，但在其他情況下，這種聲音都比較明顯。解決的一個辦法就是采用圖6電路。該電路將電位器接在差分輸人端，上電時通過RC網(wǎng)絡(luò)同時對兩個輸入端產(chǎn)生影響，從而改善了瞬態(tài)性能，消除上電時的嘎嘎聲。

4 D類放大器的散熱設(shè)計

4.1 PCB的散熱

對底部有裸露焊盤的TQFN封裝來說，PCB及其敷銅層是D類放大器主要的散熱渠道。將D類放大器貼裝到常見的PCB，最好根據(jù)以下原則：將裸露焊盤焊接到大面積敷銅塊。盡可能在敷銅塊與l臨近的具有等電勢的D類放大器引腳以及其他元件之間多布一些覆銅。

裸露焊盤相接的敷銅塊應(yīng)該用多個過孔連接到PCB板背面的其他敷銅塊上。該敷銅塊應(yīng)該在滿足系統(tǒng)信號走線的要求下，具有盡可能大的面積。

另外，還應(yīng)當(dāng)盡量加寬所有與器件的連線，這將有益于改善系統(tǒng)的散熱性能。雖然IC的引腳并不是主要的散熱通道，但實際應(yīng)用中，仍然會有少量發(fā)熱，因而應(yīng)采用寬的連線與D類放大器的輸出相連。在這種情況下，電感的銅芯繞線也可為D類放大器提供額外的散熱通道。雖然對整體熱性能的改善不到10％，但這樣的改善卻會給系統(tǒng)帶來兩種截然不同的結(jié)果，從而使系統(tǒng)具備較理想的散熱或出現(xiàn)較嚴(yán)重的發(fā)熱。

4.2輔助散熱

當(dāng)D類放大器在較高的環(huán)境溫度下工作時，增加外部散熱片可以改善PCB的熱性能。該散熱片的熱阻必須盡可能小，以使散熱性能最佳。采用底部的裸露焊盤后，PCB底部往往是熱阻最低的散熱通道。IC的頂部并不是器件的主要散熱通道，因此，在此安裝散熱片并不劃算。

5 結(jié)束語

MAX9700型D類放大器除具有AB類放大器的所有優(yōu)點(即良好的線性和最小的電路板空間)外，更具有高效優(yōu)勢。當(dāng)前，有多種D類放大器可滿足各類應(yīng)用需求。其中包括低功耗便攜式應(yīng)用(如蜂窩電話和筆記本電腦)和大功率應(yīng)用(如車載音響系統(tǒng)或平板顯示器)，希望本文對MAX9700的介紹能有助于設(shè)計者選擇合適的放大器，并正確權(quán)衡某些功能特性的優(yōu)勢和劣勢。