MAX9879：高效立體聲D類音頻子系統的卓越之選

在當今的音頻設備領域，對于高性能、小尺寸且低功耗音頻解決方案的需求與日俱增。Maxim Integrated推出的MAX9879立體聲D類音頻子系統，憑借其獨特的設計和出色的性能，成為了眾多便攜式設備的理想選擇。下面，我們就來詳細了解一下這款產品。

文件下載：MAX9879.pdf

產品概述

MAX9879將高效立體聲D類音頻功率放大器與立體聲無電容DirectDrive?耳機放大器完美結合。其無濾波器D類放大器采用有源發射限制技術，在實現D類效率的同時，還能達到AB類的性能表現。

功率與效率表現

在電源電壓為3.7V、負載為8Ω的條件下，D類功率放大器能夠輸出高達715mW的功率，效率達到88%，這對于延長電池續航時間非常有幫助。而耳機放大器在同樣3.7V電源、16Ω負載時，可輸出高達58mW的功率。

獨特架構優勢

DirectDrive架構通過單電源產生接地參考輸出，無需使用大型直流阻隔電容，不僅節省了成本和空間，還降低了組件高度。

豐富功能特性

該設備采用用戶自定義輸入架構、三種前置放大器增益設置、輸入混音器、音量控制、全面的咔嗒聲和爆音抑制以及I2C控制。此外，旁路模式功能可禁用集成D類放大器，并利用內部雙刀雙擲（DPST）開關，允許外部放大器驅動連接在MAX9879輸出端的揚聲器。

技術亮點剖析

低EMI設計

傳統D類放大器由于上升和下降沿過渡的高dV/dt，會導致電磁干擾（EMI）增加，通常需要外部LC濾波器或屏蔽來滿足EMI法規標準。而MAX9879的無濾波器調制方案結合有源發射限制電路和擴頻調制，大大降低了EMI，同時還無需傳統D類設備所需的輸出濾波，在提高效率的同時，減少了外部元件的使用。

電流限制保護

揚聲器放大器的輸出電流超過電流限制（典型值為1.5A）時，MAX9879會自動禁用輸出約250μs，之后再重新啟用。如果故障條件仍然存在，設備會繼續進行禁用和重新啟用操作，直到故障排除。耳機放大器的電流則限制在140mA（典型值），當超過最大電流時，輸出電流會被鉗位，表現為削波現象。

旁路模式優勢

集成的DPST模擬音頻開關可使MAX9879的D類放大器被旁路。在旁路模式下，D類放大器自動禁用，外部放大器可通過RXIN+和RXIN-驅動連接在OUTL+和OUTL-之間的揚聲器。與分立解決方案不同，該開關設計減少了D類開關噪聲對RXIN_輸入的耦合，無需使用昂貴的T開關。

低噪聲電荷泵

MAX9879的耳機放大器采用低噪聲電荷泵，其開關頻率是D類開關頻率的1/2，且由于D類放大器工作在擴頻模式，電荷泵也采用擴頻模式進行開關操作。標稱開關頻率遠高于音頻范圍，不會干擾音頻信號。開關驅動器具有受控的開關速度，可最大限度地減少開關瞬變產生的噪聲。

電氣特性詳解

電源與靜態電流

模擬電源電壓范圍為2.7V至5.5V，數字電源電壓范圍為1.7V至3.6V。在不同工作模式下，靜態電流有所不同，例如在耳機模式下，典型靜態電流為5.6mA，而在立體聲揚聲器 + 耳機模式下，典型靜態電流為13.2mA。

放大器性能

揚聲器放大器在THD+N ≤ 1%、負載為8Ω、電源電壓為3.7V時，輸出功率可達715mW，總諧波失真 + 噪聲（THD+N）在1kHz、輸出功率為350mW時低至0.04%。耳機放大器在負載為16Ω時，輸出功率可達58mW，THD+N在負載為32Ω、輸出功率為10mW、1kHz時低至0.018%。

音量控制與靜音

MAX9879具有三個音量控制寄存器，可獨立控制揚聲器和耳機放大器的輸出音量。每個音量控制寄存器提供31個衰減步驟，總衰減范圍為0dB至 -75dB（典型值），并具備靜音功能。

I2C接口

該設備采用I2C/SMBus?兼容的2線串行接口，時鐘速率最高可達400kHz，方便與主控設備進行通信。

應用指南

組件選擇

在組件選擇方面，對于輸入電容，應選擇具有低電壓系數電介質的電容，如鉭或鋁電解電容，以避免低頻失真。電荷泵電容應選擇ESR小于100mΩ的電容，以實現最佳性能。

布局與接地

正確的布局和接地對于實現最佳性能至關重要。應使用寬走線來連接電源輸入和放大器輸出，以減少寄生電阻帶來的損耗。PGND和GND應在印刷電路板（PCB）上的單點連接，所有攜帶開關瞬變的走線應遠離GND和音頻信號路徑中的走線和組件。

RF抗擾度

由于GSM無線電采用時分多址（TDMA）以217Hz間隔進行傳輸，會產生在217Hz處具有強幅度調制的RF信號，容易被音頻放大器解調。不過，MAX9879對這種干擾的敏感度較低，產生的噪聲遠低于典型耳機的聽覺閾值。在RF應用中，合理的布局和組件選擇可以進一步降低其對RF噪聲的敏感度。

總結

MAX9879以其高效的功率輸出、低EMI設計、豐富的功能特性和出色的電氣性能，為便攜式音頻設備提供了一個優秀的解決方案。無論是手機、便攜式多媒體播放器還是其他音頻設備，MAX9879都能滿足其對音質和功耗的需求。作為電子工程師，在設計音頻系統時，不妨考慮一下這款高性能的音頻子系統，相信它會給你的設計帶來意想不到的效果。你在實際應用中是否遇到過類似音頻子系統的設計挑戰呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。