低成本單聲道/立體聲1.4W差分音頻功率放大器MAX9718/MAX9719的設計與應用

在便攜式音頻設備的設計中，音頻功率放大器是至關重要的組件，它直接影響著音頻的質量和設備的功耗。今天，我們就來詳細探討一下Maxim公司的兩款低成本單聲道/立體聲1.4W差分音頻功率放大器——MAX9718和MAX9719。

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一、產品概述

MAX9718和MAX9719是專門為帶有內置揚聲器的便攜式音頻設備設計的差分輸入音頻功率放大器。差分輸入結構提高了噪聲抑制能力，提供了共模抑制功能。橋接負載（BTL）架構在提供高質量功率音頻放大的同時，最大限度地減少了外部組件的數量。

其中，MAX9718是單通道放大器，適用于單聲道系統；而MAX9719是雙通道放大器，可用于立體聲系統。這兩款器件在單+5V電源供電時，每通道可向4Ω負載提供1.4W連續平均功率，且總諧波失真加噪聲（THD + N）小于1%。

二、產品特性

1. 寬電壓范圍與高電源抑制比

這兩款放大器支持2.7V至5.5V的單電源操作，在217Hz時具有高達 - 93dB的電源抑制比（PSRR），能夠有效抑制電源噪聲，保證音頻信號的純凈度。

2. 低功耗與靜音模式

具備100nA的低功耗關斷模式，通過關斷輸入可禁用偏置發生器和放大器，將靜態電流消耗降低至小于100nA。同時，MAX9718的關斷輸入極性可設置為高電平有效或低電平有效，使用起來更加靈活。

3. 無咔嗒聲和噗噗聲

采用了Maxim公司的全面咔嗒聲和噗噗聲抑制電路，在啟動和關斷期間能有效減少可聽的咔嗒聲和噗噗聲，提升用戶的聽覺體驗。

4. 多種增益選擇

提供內部固定增益（0dB、3dB和6dB）的版本，可減少組件數量；同時也有可調增益選項（MAX9718A/H/MAX9719A），滿足不同的設計需求。

5. 引腳兼容性與寬溫度范圍

MAX9718與LM4895引腳兼容，方便進行升級替換。兩款器件的工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，適用于各種不同的工作環境。

三、電氣特性

1. 電源相關特性

在5V電源供電時，每個放大器的電源電流典型值為5.0mA至7.5mA；關斷狀態下，每個放大器的電源電流小于1μA。

2. 輸入輸出特性

輸入阻抗在10kΩ至20kΩ之間，輸出失調電壓在不同增益設置下有所不同，但最大不超過±20mV。共模輸入電壓范圍較寬，能夠適應不同的輸入信號。

3. 其他特性

熱關斷閾值為 + 160°C，熱關斷遲滯為15°C，可有效保護器件免受過溫損壞。最大容性驅動能力為500pF，能夠驅動一定負載的電容。

四、典型應用特性

1. 總諧波失真加噪聲（THD + N）

通過典型工作特性曲線可以看出，THD + N與頻率、輸出功率、共模電壓等因素密切相關。在不同的負載電阻、增益和電源電壓條件下，THD + N的表現有所不同。一般來說，輸出功率越大，THD + N也會相應增加；而在低頻段，THD + N相對較低。

2. 輸出功率與其他參數的關系

輸出功率與負載電阻、電源電壓等因素有關。在相同的電源電壓下，負載電阻越小，輸出功率越大；而在相同的負載電阻下，電源電壓越高，輸出功率也越大。同時，輸出功率還受到THD + N的限制，當THD + N達到一定值時，輸出功率將不再增加。

五、引腳說明與應用信息

1. 引腳功能

MAX9718和MAX9719的引腳功能各有不同，但主要包括關斷輸入（SHDN）、輸入引腳（IN - 和IN +）、輸出引腳（OUT - 和OUT +）、偏置引腳（BIAS）等。其中，SHDN引腳用于控制放大器的關斷狀態，IN - 和IN +用于輸入音頻信號，OUT - 和OUT +用于輸出放大后的音頻信號，BIAS引腳用于提供直流偏置。

2. BTL放大器

MAX9718/MAX9719采用橋接負載（BTL）配置，與單端配置相比，具有諸多優勢。在相同條件下，BTL配置可使輸出電壓翻倍，從而使輸出功率提高四倍。同時，由于差分輸出在電源中點偏置，負載兩端沒有凈直流電壓，因此無需單端放大器所需的直流阻斷電容，減少了成本和電路板空間。

3. 功率耗散與散熱

在正常工作條件下，MAX9718/MAX9719會消耗一定的功率。可根據絕對最大額定值部分給出的連續功率耗散數據或相關公式計算最大允許功率耗散。如果實際應用中的內部功率耗散超過了給定封裝的最大允許值，可以通過增加接地平面的散熱能力、增大到器件的走線尺寸、降低電源電壓、增加負載阻抗、降低環境溫度、減小增益或減小輸入信號等方法來降低功率耗散。

4. 增益設置

對于內部固定增益的版本（MAX9718B/E、MAX9718C/F、MAX9718D/G、MAX9719B、MAX9719C和MAX9719D），通過內部電阻實現固定增益，簡化了設計；而對于可調增益版本（MAX9718A/H和MAX9719A），則通過外部反饋電阻（RF和RIN）來設置增益，公式為 (A{V}=frac{R{F}}{R_{I N}})。

5. 輸入濾波器與偏置電容

輸入濾波器可由輸入電容（CIN）和輸入電阻（RIN）組成高通濾波器，用于去除輸入信號中的直流偏置。偏置電容（CBIAS）用于改善PSRR和THD + N，一般建議使用0.1μF的電容將BIAS引腳旁路到地。較大的CBIAS值可提高PSRR，但會減慢開啟和關斷時間。

六、封裝信息

MAX9718提供9凸點UCSP、10引腳TDFN和10引腳μMAX等封裝形式；MAX9719提供16引腳TQFN、16引腳TSSOP和16凸點UCSP等封裝形式。不同的封裝適用于不同的應用場景，在選擇時需要考慮電路板空間、散熱要求等因素。

七、總結與思考

MAX9718和MAX9719是兩款性能優異的音頻功率放大器，具有低功耗、高音質、多種增益選擇等優點，適用于手機、PDA和其他便攜式設備等多種應用場景。在設計過程中，我們需要根據具體的應用需求，合理選擇增益、封裝形式，同時注意功率耗散和散熱問題，以確保放大器能夠穩定、可靠地工作。

大家在使用這兩款放大器時，有沒有遇到過什么問題或者有什么獨特的設計經驗呢？歡迎在評論區分享交流。