1 概述

MAX9700/MAX9712是MAXIM公司推出的兩款單聲道D類(lèi)音頻功率放大器，MAX9712能夠以高于85%的效率為8Ω負(fù)載提供0.5W的功率，

MAX9700的轉(zhuǎn)換效率更是達(dá)到90%以上可為8Ω負(fù)載提供1.2W的功率?MAXIM專(zhuān)有的低EMI調(diào)制方案省去了傳統(tǒng)的D類(lèi)輸出濾波器？同時(shí)拋棄了笨重的散熱器，從而節(jié)省了電路板空間，延長(zhǎng)了電池壽命，這些特點(diǎn)使它們成為便攜式音頻應(yīng)用的合適之選?

MAX9700/MAX9712采用全差分結(jié)構(gòu)?全橋輸出，該新一代D類(lèi)放大器可提供通常只有AB類(lèi)放大器才具有的高性能，同時(shí)還具有完備的咔嗒聲與噼啪聲抑制電路，并具有高達(dá)72dB的電源抑制比（PSRR）?0.01%總諧波失真及噪聲（THD+N）以及高于90dB的SNR?其短路與熱過(guò)載保護(hù)功使該器件在故障條件下能夠免于損壞?MAX9700/MAX9712可在2.5~5.5V的寬電壓范圍內(nèi)工作，方便與各種電壓標(biāo)準(zhǔn)的微處理器連接，此外，它們的靜態(tài)電流只有4mA低功耗關(guān)斷模式下僅為0.1μA?MAX9700/MAX9712采用散熱效率高?節(jié)省空間的封裝，兩種器件均有10引腳TDFN 3mm%26;#215;3mm%26;#215;0.8mm ?10引腳μMAX和12焊球UCSPTM 1.5mm%26;#215;2mm%26;#215;0.6mm 三種封裝形式?MAX9700/MAX9712的TDFN/μMAX封裝引腳圖如圖1所示，表1列出了它們的引腳功能?

2 功能及原理

2.1 工作原理

圖2為MAX9700/MAX9712的功能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，差分音頻信號(hào)由比較器輸入，經(jīng)D類(lèi)調(diào)制后通過(guò)H橋放大輸出?其工作原理如下：比較器監(jiān)視MAX9700/MAX9712的輸入，并將互補(bǔ)輸入電壓與鋸齒波進(jìn)行比較，當(dāng)鋸齒波輸入幅度超出相應(yīng)的比較器輸入電壓時(shí)，比較器輸出翻轉(zhuǎn)，這兩個(gè)比較器在第二個(gè)比較器輸出跳變的上升沿后經(jīng)過(guò)一段固定時(shí)間后復(fù)位，在第二個(gè)比較器的輸出端產(chǎn)生了一個(gè)脈寬最小的脈沖?當(dāng)輸入電壓增大或減小時(shí)，如果一個(gè)輸出脈沖持續(xù)時(shí)間增加，而另一個(gè)輸出脈沖持續(xù)時(shí)間保持不變?這樣就使得揚(yáng)聲器兩端的凈電壓發(fā)生變化?

2.2 調(diào)制方式選擇

MAX9700/MAX9712提供兩種調(diào)制方式：固定頻率？FFM 模式和擴(kuò)展頻譜？SSM 模式，SSM模式通過(guò)調(diào)制頻率可以降低EMI輻射?另外，它們的振蕩器可以通過(guò)SYNC輸入與外部時(shí)鐘同步，允許用戶(hù)自定義開(kāi)關(guān)頻率?SYNC輸入還允許多個(gè)器件串聯(lián)并鎖定頻率，以減小時(shí)鐘互調(diào)引起的干擾?MAX9700/MAX9712的調(diào)制方式通過(guò)SYNC引腳來(lái)選擇?

（1）固定頻率調(diào)制（FFM）模式

MAX9700/MAX9712具有兩種FFM方式：SYNC=GND時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率為1.1MHz;SYNC=FLOAT時(shí)開(kāi)關(guān)頻率為1.45MHz?在FFM模式下，D類(lèi)輸出頻譜由開(kāi)關(guān)頻率基波及其相關(guān)諧波組成?MAX9712允許開(kāi)關(guān)頻率有+32%的變化?

（2）擴(kuò)頻調(diào)制（SSM）模式

MAX9700/MAX9712具有受專(zhuān)利保護(hù)的擴(kuò)頻模式，這種模式將展寬頻譜成分，使得通過(guò)揚(yáng)聲器或電纜的EMI輻射降低3dB?SYNC=VDD時(shí)器件設(shè)置為SSM模式?在SSM模式下開(kāi)關(guān)頻率在中心頻率1.22MHz附近隨機(jī)變化%26;#177;120kHz，此時(shí)能量分散到隨頻率增長(zhǎng)的整個(gè)頻寬上?

2.3 外部時(shí)鐘模式

SYNC輸入允許MAX9700/MAX9712與系統(tǒng)時(shí)鐘同步或?qū)㈤_(kāi)關(guān)諧波的頻譜成分分配到不敏感的頻段？在SYNC引腳上施加800kHz~2MHz的外部TTL時(shí)鐘，可以同步MAX9700/MAX9712的開(kāi)關(guān)頻率，其周期可以是隨機(jī)的?這種模式可使器件方便的配置為單端輸入放大器?

2.4 無(wú)濾波調(diào)制/共模空閑方式

MAX9700/MAX9712獨(dú)有的調(diào)制方案可以省去傳統(tǒng)D類(lèi)放大器所需的LC濾波器，從而提高了效率并降低了成本?在無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，傳統(tǒng)D類(lèi)放大器輸出占空比為50%的方波，如沒(méi)有濾波器，會(huì)產(chǎn)生直流電壓，形成負(fù)載電流而使功耗增大?由于MAX9700/MAX9712采用差分方式驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，兩路輸出相互抵消，于是空閑模式下?lián)P聲器兩端的凈電壓為0，從而降低了功耗?

2.5 關(guān)斷

將SHDN引腳置為低電平時(shí)，MAX9700/MAX9712進(jìn)入低功耗（0.1μA）關(guān)斷模式，從而延長(zhǎng)電池壽命?在標(biāo)準(zhǔn)模式下，該引腳應(yīng)連至VDD?

2.6 咔嗒聲與噼噗聲抑制

MAX9700/MAX9712具有完備的咔嗒聲與噼噗聲抑制功能，可以在啟動(dòng)與關(guān)斷時(shí)消除瞬態(tài)噪聲?關(guān)斷時(shí)，H橋?yàn)楦咦钁B(tài)，啟動(dòng)或上電時(shí)，輸入放大器為靜音狀態(tài)，啟動(dòng)35ms后軟啟動(dòng)電路解除輸入放大器的靜音狀態(tài)?

3 MAX9700/MAX9712的應(yīng)用

傳統(tǒng)的D類(lèi)放大器需要輸出濾波器從放大器輸出恢復(fù)音頻信號(hào)，而MAX9700/MAX9712無(wú)需輸出濾波器，該器件利用揚(yáng)聲器線圈自身的電感和揚(yáng)聲器與人耳的天然濾波作用從方波輸出中恢復(fù)音頻成分，省去了輸出濾波器，從而提供一個(gè)更小?更便宜?更高效的方案?不過(guò)，由于MAX9700/MAX9712的輸出頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了大多數(shù)揚(yáng)聲器的帶寬，由方波頻率引起的音頻線圈的偏移非常小，為獲得最佳效果，可以選用一個(gè)大于10μH的電感與揚(yáng)聲器串聯(lián)?

MAX9700/MAX9712采用差分輸入結(jié)構(gòu)，兼容于許多編解碼器，并提供比單端輸入放大器更強(qiáng)的噪聲抑制能力?差分輸入可抵消掉作用在輸入端的任何共模信號(hào)，在蜂窩電話裝置中，這一特性用于去除射頻發(fā)送器中高頻共模信號(hào)的影響?MAX9700/MAX9712也通過(guò)將任一輸入端耦合至GND，驅(qū)動(dòng)另一輸入端可配置為單端輸入放大器?耦合方式既可以采用電容耦合，也可以采用直接直流耦合，只是直流耦合方式省去了耦合電容，也同時(shí)失去了電容的低頻抑制作用?MAX9700/MAX9712還可級(jí)聯(lián)構(gòu)成立體聲放大器，其電路結(jié)構(gòu)如圖3所示?

其中U1是主放大器，將其未經(jīng)濾波的輸出用來(lái)驅(qū)動(dòng)從器件U2的SYNC輸入，這樣可使兩個(gè)器件的開(kāi)關(guān)頻率同步?同步的兩片MAX9700/MAX9712可以確保在音頻頻譜范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)差拍頻率，無(wú)論主器件工作在FFM還是SSM模式下，這種配置均能工作，因?yàn)檫@種SYNC連接方式可以獲得出色的THD+N性能，并且器件之間的串?dāng)_也很小?U2只跟蹤SYNC的信號(hào)頻率，而不是脈寬，U2內(nèi)部的反饋回路確保抑制U1輸出的音頻成分?

MAX9700/MAX9712的具體應(yīng)用電路如圖4所示，圖中：MAX9700或MAX9712對(duì)16位凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE061A的語(yǔ)音輸出信號(hào)進(jìn)行放大，SPCE061A是一款語(yǔ)音特色顯著的芯片，其語(yǔ)音壓縮算法庫(kù)可以方便地通過(guò)API函數(shù)調(diào)用?本設(shè)計(jì)采用MAX9700進(jìn)行SPCE061語(yǔ)音信號(hào)的放大，可以收到良好效果?SPCE061A有兩路語(yǔ)音以形成立體聲，圖中只顯示了其中一路（DAC1），SYNC通過(guò)單片機(jī)IOB1口設(shè)置為SSM模式，開(kāi)關(guān)通過(guò)IOB2控制，音量可通過(guò)電位器CW調(diào)節(jié)?另外，語(yǔ)音輸入的RC通路可以改善上電或停止時(shí)的語(yǔ)音質(zhì)量?設(shè)計(jì)時(shí)，VDD和H橋電源均通過(guò)0.1μF電容旁路到GND和PGND，GND和PGND采用星形布線與系統(tǒng)地連接，以將地線共阻抗干擾降至最低?

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