探索MAX9791/MAX9792：Windows Vista兼容的音頻放大器解決方案

在音頻放大器的世界里，MAX9791和MAX9792無疑是兩顆璀璨的明星。這兩款由Maxim推出的設(shè)備，專為滿足現(xiàn)代音頻應(yīng)用的需求而設(shè)計(jì)，特別是那些對(duì)音質(zhì)、效率和空間有嚴(yán)格要求的場景。今天，我們就來深入探討一下這兩款放大器的特點(diǎn)、優(yōu)勢以及在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。

文件下載：MAX9792.pdf

產(chǎn)品概述

MAX9791集成了一個(gè)立體聲2W的D類功率放大器、一個(gè)立體聲180mW的DirectDrive耳機(jī)放大器和一個(gè)120mA的低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器。而MAX9792則將一個(gè)單聲道3W的D類功率放大器、一個(gè)立體聲180mW的DirectDrive耳機(jī)放大器和一個(gè)120mA的LDO線性穩(wěn)壓器整合在一起。它們不僅具備出色的音頻性能，還擁有一系列先進(jìn)的特性，如喚醒檢測、全面的咔嗒聲和爆裂聲抑制、低功耗關(guān)機(jī)模式以及卓越的射頻抗擾度。

特性亮點(diǎn)

1. 高效的D類揚(yáng)聲器放大器

傳統(tǒng)的AB類放大器效率較低，而MAX9791/MAX9792集成的無濾波器D類放大器則具有更高的效率。D類放大器的高效率得益于輸出級(jí)晶體管的開關(guān)操作，輸出晶體管作為電流導(dǎo)向開關(guān)，消耗的額外功率可以忽略不計(jì)。在正常工作水平下，MAX9791/MAX9792的效率可達(dá)67%，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)AB類放大器。

2. 超低EMI無濾波器輸出級(jí)

傳統(tǒng)D類放大器的上升和下降沿過渡的高dv/dt會(huì)導(dǎo)致電磁干擾（EMI）增加，需要使用外部LC濾波器或屏蔽來滿足EMI法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。而Maxim的有源發(fā)射限制電路可以主動(dòng)限制上升和下降沿過渡的dv/dt，在保持高達(dá)83%效率的同時(shí)，降低EMI發(fā)射。此外，MAX9791/MAX9792還采用了擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，進(jìn)一步降低了開關(guān)頻率諧波處的峰值能量。

3. DirectDrive耳機(jī)放大器

傳統(tǒng)的單電源耳機(jī)放大器需要大的耦合電容來阻擋直流偏置，而MAX9791/MAX9792的DirectDrive架構(gòu)通過電荷泵創(chuàng)建內(nèi)部負(fù)電源電壓，使耳機(jī)輸出偏置在GND，無需大的直流阻擋電容。這樣不僅節(jié)省了電路板空間和成本，還改善了耳機(jī)放大器的頻率響應(yīng)。

4. 共模感應(yīng)

Windows Vista兼容平臺(tái)對(duì)耳機(jī)插孔的接地回路阻抗有嚴(yán)格限制。MAX9791/MAX9792的SENSE和COM輸入可以檢測并校正耳機(jī)返回和設(shè)備接地之間的差異，通過合理配置這兩個(gè)輸入，可以減少耳機(jī)插孔接地回路電阻的負(fù)面影響，提高系統(tǒng)的串?dāng)_性能。

5. 喚醒功能

MAX9791/MAX9792具備喚醒檢測功能，當(dāng)在BEEP輸入檢測到合格的蜂鳴聲信號(hào)時(shí)，設(shè)備會(huì)喚醒揚(yáng)聲器和耳機(jī)放大器。合格的蜂鳴聲信號(hào)是一個(gè)典型的3.3V、最低215Hz的信號(hào)，連續(xù)出現(xiàn)四個(gè)周期。該功能還具備防干擾保護(hù)，確保只有有效的蜂鳴聲信號(hào)才能喚醒設(shè)備。

6. 咔嗒聲和爆裂聲抑制

MAX9791/MAX9792采用了0V的共模偏置電壓，能夠快速開啟和關(guān)閉，而不會(huì)產(chǎn)生咔嗒聲和爆裂聲。在揚(yáng)聲器和耳機(jī)放大器的啟動(dòng)和關(guān)閉過程中，專門的抑制電路可以消除設(shè)備內(nèi)部的任何可聽瞬態(tài)源。

7. 低功耗關(guān)機(jī)模式

這兩款設(shè)備具有低功耗關(guān)機(jī)模式，只需將SPKR_EN設(shè)置為AVDD，HP_EN和LDO_EN設(shè)置為GND，即可進(jìn)入低功耗關(guān)機(jī)模式，此時(shí)僅消耗3.3μA的電源電流。

8. 卓越的射頻抗擾度

MAX9791/MAX9792在設(shè)計(jì)上具有出色的射頻抗擾度，能夠在靠近無線應(yīng)用的環(huán)境中正常工作。通過在PCB板的頂層或底層信號(hào)跡線周圍添加接地填充，可以進(jìn)一步提高其射頻抗擾性能。

應(yīng)用信息

1. 無濾波器D類操作

傳統(tǒng)的D類放大器需要輸出濾波器來恢復(fù)音頻信號(hào)，而MAX9791/MAX9792則不需要。它們依靠揚(yáng)聲器線圈的固有電感以及揚(yáng)聲器和人耳的自然濾波來恢復(fù)方波輸出中的音頻分量。為了獲得最佳效果，建議使用串聯(lián)電感大于10μH的揚(yáng)聲器。

2. 設(shè)置揚(yáng)聲器放大器增益

通過外部輸入電阻和內(nèi)部反饋電阻（RFSPKR）可以設(shè)置MAX9791/MAX9792的揚(yáng)聲器放大器增益。計(jì)算公式為：[AVSPKR=-4left(frac{20 k Omega}{R_{IN 1}}right) V / V]，例如，當(dāng)RIN1為20kΩ時(shí)，增益為4V/V，即12dB。

3. 可選鐵氧體磁珠濾波器

在揚(yáng)聲器引線超過15cm的應(yīng)用中，可以使用由鐵氧體磁珠和接地電容構(gòu)成的濾波器來提供額外的EMI抑制。選擇鐵氧體磁珠時(shí)，應(yīng)選擇直流電阻低、高頻（> 1.2 MHz）阻抗為100至600Ω、額定電流至少為1A的產(chǎn)品。電容值應(yīng)根據(jù)鐵氧體磁珠的選擇和實(shí)際揚(yáng)聲器引線長度進(jìn)行調(diào)整。

4. 耳機(jī)放大器輸出功率

在最壞情況下，當(dāng)兩個(gè)輸入同相時(shí)，耳機(jī)放大器的輸出功率會(huì)略有下降。但在典型的立體聲音頻應(yīng)用中，左右聲道信號(hào)的幅度和相位存在差異，可獲得的最大輸出功率會(huì)增加。

5. 耳機(jī)放大器增益設(shè)置

外部輸入電阻和內(nèi)部反饋電阻（RFHP）可以設(shè)置耳機(jī)放大器的增益。計(jì)算公式為：[A{VHP}=-left(frac{40.2 k Omega}{R{IN 2}}right) V / V]，當(dāng)RIN2為40.2kΩ時(shí)，增益為1V/V，即0dB。

6. 電源供應(yīng)

MAX9791/MAX9792的揚(yáng)聲器放大器由PVDD供電，范圍為2.7V至5.5V；耳機(jī)放大器由HPVDD和CPVSS供電，HPVDD范圍為2.7V至5.5V，CPVSS是HPVDD通過電荷泵反相得到的；AVDD為LDO和設(shè)備的其余部分供電，AVDD和PVDD必須連接在一起。

7. 輸入濾波

輸入電容（CIN）和放大器輸入電阻（RIN）構(gòu)成一個(gè)高通濾波器，用于去除輸入信號(hào)中的直流偏置。選擇CIN_時(shí)，應(yīng)使高通濾波器的-3dB點(diǎn)遠(yuǎn)低于感興趣的最低頻率，以避免影響放大器的低頻響應(yīng)。同時(shí)，應(yīng)選擇電壓系數(shù)足夠低的電容，以減少低頻失真。

8. 電荷泵電容選擇

為了獲得最佳性能，應(yīng)使用等效串聯(lián)電阻（ESR）小于100mΩ的電容。對(duì)于飛跨電容（C1），建議選擇1μF的電容；對(duì)于電荷泵輸出電容（C2），也應(yīng)選擇1μF的電容。

9. 布局和接地

正確的布局和接地對(duì)于獲得最佳性能至關(guān)重要。應(yīng)使用大的走線來連接電源輸入和放大器輸出，以減少寄生電阻的影響，并將熱量從設(shè)備中散發(fā)出去。良好的接地可以改善音頻性能，減少通道之間的串?dāng)_，并防止開關(guān)噪聲耦合到音頻信號(hào)中。此外，還應(yīng)在PCB板的頂層或底層信號(hào)跡線周圍添加接地填充，以提高設(shè)備的射頻抗擾度。

總結(jié)

MAX9791和MAX9792是兩款功能強(qiáng)大、性能卓越的音頻放大器，它們結(jié)合了高效的D類放大器、先進(jìn)的DirectDrive耳機(jī)放大器和穩(wěn)定的LDO線性穩(wěn)壓器，具備一系列先進(jìn)的特性，能夠滿足各種音頻應(yīng)用的需求。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和場景，合理選擇和配置這些設(shè)備，并注意布局和接地等方面的問題，以充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢。希望通過本文的介紹，能讓大家對(duì)MAX9791/MAX9792有更深入的了解，在音頻設(shè)計(jì)中能夠更加得心應(yīng)手。

你在使用MAX9791/MAX9792的過程中遇到過哪些問題？或者你對(duì)這兩款放大器還有哪些疑問？歡迎在評(píng)論區(qū)留言討論！