D類(lèi)數字音頻放大器MAX9700及其應用

2.2使EMI最小化的擴譜調制方式

免濾波器工作方式的一個(gè)主要缺點(diǎn)是可能通過(guò)揚聲器電纜輻射EMI。由于MAX9700的輸出波形為高頻方波，并具有陡峭的過(guò)渡邊沿，因此，輸出頻譜會(huì )在開(kāi)關(guān)頻率及開(kāi)關(guān)頻率的倍頻處包含大量頻譜能量。這樣，如果在緊靠器件的位置沒(méi)有安裝外部輸出濾波器的話(huà)，這些高頻能量就會(huì )通過(guò)揚聲器電纜輻射出去。而MAX9700則采用享有專(zhuān)利的擴譜調制方案，來(lái)幫助緩解可能的EMI問(wèn)題。

通過(guò)抖動(dòng)或隨機化MAX9700的開(kāi)關(guān)頻率可實(shí)現擴譜調制。實(shí)際開(kāi)關(guān)頻率相對于標稱(chēng)開(kāi)關(guān)頻率的變化范圍可達到±10％。盡管開(kāi)關(guān)波形的各個(gè)周期會(huì )隨機變化，但占空比不受影響，因此，輸出波形可以保留音頻信息。擴譜調制能有效展寬輸出信號的頻譜能量，而不是使頻譜能量集中在開(kāi)關(guān)頻率及其各次諧波上。換句話(huà)說(shuō)，輸出頻譜的總能量沒(méi)有變，只是重新分布在更寬的頻帶內。這樣就降低了輸出端的高頻能量峰，從而將揚聲器電纜輻射EMI降至最少。雖然有些頻譜噪聲也可能由擴譜調制引入音頻帶寬內，但這些噪聲可被反饋環(huán)路的噪聲整形功能抑制。

3應用設計

3.1放大器差分輸入

MAX9700的單端差動(dòng)輸入結構可提供超過(guò)單端輸入放大器抗擾的能力，并與許多編解碼器相兼容。在蜂窩式移動(dòng)電話(huà)等設備中，來(lái)自射頻轉發(fā)器的高頻信號可由放大器的輸入跟蹤檢出，共模噪音信號出現在放大器的輸入端。微分輸入放大器則可通過(guò)放大兩個(gè)輸入端的差分信號來(lái)取消了共模噪聲。

3.2單端輸入

通過(guò)圖4所示電路可使MAX9700構成單端輸入放大器。其輸入端IN+利用電容器耦合，輸入端IN則通過(guò)電容器接地。

3.3立體聲配置

通過(guò)兩個(gè)MAX9700構成立體聲放大器的電路配置如圖5所示。其中U1為主放大器，將其驅動(dòng)輸出端OUT-接從放大器U2的同步輸入端可同步兩個(gè)MAX9700的開(kāi)關(guān)頻率，保證兩個(gè)MAX9700在音頻范圍內沒(méi)有差拍頻率產(chǎn)生。該放大器具有良好的THD+N特性，而且沒(méi)有串音干擾。

3.4帶音量控制的音頻放大器

MAX9700很容易實(shí)現單端驅動(dòng)，但在差分輸入阻抗不平衡時(shí)，要考慮調節問(wèn)題，傳統的音量調節方法由于音量調節電位器在上電時(shí)可能受到干擾而產(chǎn)生嘎嘎聲，這種嘎嘎聲雖然在音量最大或最小時(shí)不明顯，但在其他情況下，這種聲音都比較明顯。解決的一個(gè)辦法就是采用圖6電路。該電路將電位器接在差分輸人端，上電時(shí)通過(guò)RC網(wǎng)絡(luò )同時(shí)對兩個(gè)輸入端產(chǎn)生影響，從而改善了瞬態(tài)性能，消除上電時(shí)的嘎嘎聲。

4 D類(lèi)放大器的散熱設計

4.1 PCB的散熱

對底部有裸露焊盤(pán)的TQFN封裝來(lái)說(shuō)，PCB及其敷銅層是D類(lèi)放大器主要的散熱渠道。將D類(lèi)放大器貼裝到常見(jiàn)的PCB，最好根據以下原則：將裸露焊盤(pán)焊接到大面積敷銅塊。盡可能在敷銅塊與l臨近的具有等電勢的D類(lèi)放大器引腳以及其他元件之間多布一些覆銅。

裸露焊盤(pán)相接的敷銅塊應該用多個(gè)過(guò)孔連接到PCB板背面的其他敷銅塊上。該敷銅塊應該在滿(mǎn)足系統信號走線(xiàn)的要求下，具有盡可能大的面積。

另外，還應當盡量加寬所有與器件的連線(xiàn)，這將有益于改善系統的散熱性能。雖然IC的引腳并不是主要的散熱通道，但實(shí)際應用中，仍然會(huì )有少量發(fā)熱，因而應采用寬的連線(xiàn)與D類(lèi)放大器的輸出相連。在這種情況下，電感的銅芯繞線(xiàn)也可為D類(lèi)放大器提供額外的散熱通道。雖然對整體熱性能的改善不到10％，但這樣的改善卻會(huì )給系統帶來(lái)兩種截然不同的結果，從而使系統具備較理想的散熱或出現較嚴重的發(fā)熱。

4.2輔助散熱

當D類(lèi)放大器在較高的環(huán)境溫度下工作時(shí)，增加外部散熱片可以改善PCB的熱性能。該散熱片的熱阻必須盡可能小，以使散熱性能最佳。采用底部的裸露焊盤(pán)后，PCB底部往往是熱阻最低的散熱通道。IC的頂部并不是器件的主要散熱通道，因此，在此安裝散熱片并不劃算。

5 結束語(yǔ)

MAX9700型D類(lèi)放大器除具有AB類(lèi)放大器的所有優(yōu)點(diǎn)(即良好的線(xiàn)性和最小的電路板空間)外，更具有高效優(yōu)勢。當前，有多種D類(lèi)放大器可滿(mǎn)足各類(lèi)應用需求。其中包括低功耗便攜式應用(如蜂窩電話(huà)和筆記本電腦)和大功率應用(如車(chē)載音響系統或平板顯示器)，希望本文對MAX9700的介紹能有助于設計者選擇合適的放大器，并正確權衡某些功能特性的優(yōu)勢和劣勢。