MAX9700：低 EMI、無濾波器 D 類音頻放大器的卓越之選

在音頻放大器領域，如何在有限的空間內實現高效、低噪音的音頻放大一直是工程師們追求的目標。Maxim 推出的 MAX9700 1.2W 低 EMI、無濾波器 D 類音頻放大器，憑借其獨特的設計和出色的性能，為音頻系統設計帶來了新的解決方案。

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一、產品概述

MAX9700 是一款單聲道 D 類音頻功率放大器，它結合了 AB 類放大器的性能和 D 類放大器的效率，能夠在節省電路板空間的同時延長電池續航時間。采用 D 類架構，該放大器可向 8Ω 負載提供 1.2W 的功率，效率超過 90%。其獨特的低 EMI 調制方案使得傳統 D 類輸出濾波器不再必要。

二、關鍵特性

（一）調制方案靈活

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

（二）高性能指標

1. 高電源抑制比（PSRR）：在 217Hz 時，PSRR 高達 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）保護功能完善

具備短路和熱過載保護功能，可防止設備在故障情況下損壞，提高了系統的可靠性。

（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 UCSP（1.5mm x 2mm x 0.6mm）三種封裝形式，滿足不同應用場景對空間和散熱的要求。

三、工作模式詳解

（一）固定頻率調制（FFM）模式

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

（二）擴頻調制（SSM）模式

此模式下，開關頻率圍繞 1.22MHz 隨機變化 ±120kHz。與 FFM 模式不同，其頻譜能量不再集中在開關頻率的倍數處，而是分散在一個隨頻率增加的帶寬內，在 EMI 方面表現更優。

（三）外部時鐘模式

SYNC 引腳可接收 800kHz 至 2MHz 的外部 TTL 時鐘，實現與系統時鐘的同步。即使時鐘周期隨機化，也能與工作在 SSM 模式的其他 MAX9700 同步。

（四）無濾波器調制/共模空閑模式

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

四、應用信息

（一）無濾波器操作

MAX9700 無需輸出濾波器，依靠揚聲器線圈的固有電感以及揚聲器和人耳的自然濾波作用來恢復音頻信號。這不僅減小了系統尺寸和成本，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致輻射發射超標，或電路靠近 EMI 敏感設備時，仍可使用 LC 濾波器。

（二）輸入放大器配置

1. 差分輸入：差分輸入結構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：通過將一個輸入電容耦合到地，另一個輸入接收信號，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到負載。

（三）組件選擇

1. 輸入濾波器：輸入電容 (C{IN}) 與 MAX9700 的輸入阻抗構成高通濾波器，用于去除輸入信號的直流偏置。選擇 (C{IN}) 時，應使 -3dB 點遠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射。
3. 電源旁路和布局：為確保低失真運行，應使用 0.1μF 電容分別對 VDD 和 PVDD 進行旁路，并將 GND 和 PGND 星型連接到系統地。

（四）立體聲配置

兩個 MAX9700 可配置為立體聲放大器，主放大器的未濾波輸出驅動從放大器的 SYNC 引腳，實現開關頻率同步。這種配置可確保音頻頻譜內無拍頻，且 THD + N 性能出色，通道間串擾極小。

（五）音量控制設計

在使用音量控制時，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機狀態恢復時的瞬態性能。

五、總結

MAX9700 以其獨特的設計和出色的性能，為音頻系統設計提供了一種高效、靈活的解決方案。無論是在手機、PDA、MP3 播放器還是便攜式音頻設備中，MAX9700 都能展現出其優勢。作為電子工程師，在設計音頻系統時，不妨考慮 MAX9700，它或許能為你的項目帶來意想不到的效果。你在使用音頻放大器時遇到過哪些挑戰呢？歡迎在評論區分享你的經驗。