MAX98357A/MAX98357B：低成本PCM D類放大器的卓越之選

在電子設(shè)備的音頻放大領(lǐng)域，如何在保證音質(zhì)的同時(shí)降低成本、減小尺寸一直是工程師們追求的目標(biāo)。Maxim Integrated推出的MAX98357A/MAX98357B，一款小巧、低成本的PCM D類放大器，憑借其出色的AB類音質(zhì)表現(xiàn)和D類效率，成為了眾多應(yīng)用的理想選擇。

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產(chǎn)品概述

MAX98357A/MAX98357B是易于使用的數(shù)字脈沖編碼調(diào)制（PCM）輸入D類放大器，能提供業(yè)界領(lǐng)先的AB類音頻性能和D類效率。其數(shù)字音頻接口可自動(dòng)識(shí)別多達(dá)35種不同的PCM和TDM時(shí)鐘方案，無需I2C編程，還省去了PCM通信中常用的外部MCLK信號(hào)，簡(jiǎn)化了操作。只需提供電源、LRCLK、BCLK和數(shù)字音頻信號(hào)，就能輕松生成音頻。

此外，獨(dú)特的引腳布局讓客戶可以使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的WLP封裝，無需昂貴的過孔。MAX98357A支持I2S數(shù)據(jù)，MAX98357B支持左對(duì)齊數(shù)據(jù)，兩者都支持8通道時(shí)分復(fù)用（TDM）數(shù)據(jù)，數(shù)字音頻接口可接受8kHz至96kHz的指定采樣率。

產(chǎn)品特性

高性能音頻表現(xiàn)

• 寬采樣率支持：支持8kHz - 96kHz的采樣率，適用于多種音頻場(chǎng)景。
• 靈活的數(shù)據(jù)格式：MAX98357A支持I2S數(shù)據(jù)，MAX98357B支持左對(duì)齊數(shù)據(jù)，兩者都支持TDM數(shù)據(jù)，滿足不同應(yīng)用需求。
• 低噪聲與失真：輸出噪聲低至22.8μVRMS，總諧波失真加噪聲（THD+N）在1kHz、1W輸出時(shí)低至0.013%，保證了高音質(zhì)。

簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與低成本

• 無需MCLK：省去了外部MCLK信號(hào)，減少了EMI和板級(jí)耦合問題，同時(shí)降低了IC的尺寸和引腳數(shù)量。
• 靈活的增益選擇：在I2S/左對(duì)齊模式下提供五種可編程增益選擇，TDM模式下固定為12dB增益。
• 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的封裝：可使用WLP封裝，無需昂貴的過孔，降低了成本。

高可靠性與穩(wěn)定性

• 高抖動(dòng)容忍度：BCLK抖動(dòng)容忍度在RMS抖動(dòng)低于40kHz時(shí)為0.5ns，寬帶RMS抖動(dòng)時(shí)為12ns，確保了穩(wěn)定的工作。
• 完善的保護(hù)機(jī)制：具有熱過載和短路保護(hù)功能，還采用了先進(jìn)的點(diǎn)擊和爆裂聲抑制技術(shù)，減少了啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)的可聽瞬態(tài)。

應(yīng)用場(chǎng)景

該放大器適用于多種設(shè)備，包括單節(jié)鋰離子電池/5V設(shè)備、智能音箱、筆記本電腦、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、游戲設(shè)備（音頻和觸覺反饋）、智能手機(jī)、平板電腦和相機(jī)等。

詳細(xì)技術(shù)分析

數(shù)字音頻接口模式

輸入級(jí)高度靈活，支持8kHz - 96kHz采樣率，I2S/左對(duì)齊數(shù)據(jù)分辨率為16/24/32位，還支持8通道、16位或32位TDM格式。當(dāng)LRCLK占空比為50%時(shí)，數(shù)據(jù)格式由器件型號(hào)決定；當(dāng)LRCLK使用幀同步脈沖時(shí)，自動(dòng)配置為TDM模式。

MCLK消除

省去外部MCLK信號(hào)，不僅降低了EMI和板級(jí)耦合問題，還減小了IC尺寸和引腳數(shù)量，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。

BCLK抖動(dòng)容忍度

在RMS抖動(dòng)低于40kHz時(shí)為0.5ns，寬帶RMS抖動(dòng)時(shí)為12ns，保證了在不同時(shí)鐘條件下的穩(wěn)定工作。

BCLK和LRCLK極性

在I2S/左對(duì)齊模式下，串行數(shù)據(jù)在BCLK上升沿時(shí)鐘輸入；TDM模式下，MAX98357A在BCLK上升沿有效，MAX98357B在BCLK下降沿有效。LRCLK用于指示左右聲道數(shù)據(jù)，MAX98357A在LRCLK為低時(shí)表示左聲道，MAX98357B在LRCLK為高時(shí)表示左聲道。

待機(jī)模式

當(dāng)BCLK停止時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)模式，此時(shí)D類揚(yáng)聲器關(guān)閉，輸出進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)，降低了功耗。雖然待機(jī)模式功耗（340μA）高于完全關(guān)機(jī)（0.6μA），但在沒有GPIO可用時(shí)可用于降低功耗。

DAC數(shù)字濾波器

根據(jù)采樣率自動(dòng)配置為語音或音樂播放的數(shù)字低通濾波器，消除了混疊和高頻噪聲的影響。

增益選擇

在I2S/左對(duì)齊模式下，通過單個(gè)增益輸入（GAIN_SLOT）提供五種可編程增益選擇；TDM模式下，增益固定為12dB。

點(diǎn)擊和爆裂聲抑制

采用綜合的點(diǎn)擊和爆裂聲抑制技術(shù)，在啟動(dòng)時(shí)通過將輸入信號(hào)從靜音逐漸提升到0dB來減少內(nèi)部瞬態(tài)噪聲；關(guān)閉時(shí)，差分揚(yáng)聲器輸出同時(shí)降至GND。該技術(shù)不受電源上下電順序的影響，但為了獲得最佳效果，建議在關(guān)機(jī)前降低數(shù)字輸入信號(hào)。

濾波器less D類操作

傳統(tǒng)D類放大器需要輸出濾波器來恢復(fù)音頻信號(hào)，而MAX98357A/MAX98357B采用無濾波器調(diào)制方案，依靠揚(yáng)聲器線圈的固有電感和揚(yáng)聲器及人耳的自然濾波來恢復(fù)音頻信號(hào)。建議使用串聯(lián)電感大于10μH的揚(yáng)聲器。

電源輸入

VDD范圍為2.5V - 5.5V，為IC和揚(yáng)聲器放大器供電。建議使用0.1μF和10μF電容旁路VDD到GND，某些應(yīng)用可能只需10μF電容。如果VDD與電源之間的輸入走線較長(zhǎng)，可在IC處增加額外的大容量電容。

布局和接地

合理的布局和接地對(duì)于最佳性能至關(guān)重要。良好的接地可以提高音頻性能，防止開關(guān)噪聲耦合到音頻信號(hào)中。建議使用寬的、低電阻的輸出走線，以減少功率損耗和降低寄生電容對(duì)靜態(tài)電流的影響。

應(yīng)用示例

單聲道音頻應(yīng)用

可通過配置SD_MODE和GAIN_SLOT來選擇左聲道、右聲道或左右聲道混合輸出。例如，將SD_MODE直接驅(qū)動(dòng)為高電平可選擇左聲道，通過合適的上拉電阻可選擇右聲道或左右聲道混合輸出。

立體聲音頻應(yīng)用

可使用兩個(gè)IC實(shí)現(xiàn)立體聲輸出，通過配置不同的通道選擇和增益來滿足需求。

TDM模式應(yīng)用

在TDM模式下，MAX98357A/MAX98357B固定增益為12dB，通過SD_MODE和GAIN_SLOT選擇TDM數(shù)據(jù)的通道。

總結(jié)

MAX98357A/MAX98357B以其高性能、低成本、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為了音頻放大器領(lǐng)域的一顆新星。無論是追求高音質(zhì)的智能音箱，還是對(duì)成本和尺寸敏感的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，都能從這款放大器中受益。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)音頻系統(tǒng)時(shí)，不妨考慮一下MAX98357A/MAX98357B，相信它會(huì)給你帶來意想不到的效果。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似的音頻放大器選擇難題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。