探索MAX9716/MAX9717：低成本單聲道1.4W BTL音頻功率放大器的卓越性能

在當(dāng)今的音頻設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于高性能、低成本音頻功率放大器的需求日益增長。MAX9716/MAX9717作為Maxim推出的兩款1.3W BTL揚(yáng)聲器放大器，憑借其出色的性能和豐富的特性，成為了便攜式音頻設(shè)備設(shè)計(jì)的理想選擇。今天，我們就來深入探討這兩款放大器的特點(diǎn)、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

高效功率輸出

MAX9716/MAX9717在功率輸出方面表現(xiàn)出色。在單+5V電源供電下，它們能向4Ω負(fù)載提供1.4W連續(xù)功率，且總諧波失真（THD）小于1%；向8Ω負(fù)載提供1W連續(xù)功率。在單+3.0V電源供電時(shí)，也能向8Ω負(fù)載提供350mW連續(xù)功率。這種高效的功率輸出能力，能夠滿足大多數(shù)便攜式音頻設(shè)備的需求。

低功耗設(shè)計(jì)

這兩款放大器具備低功耗關(guān)機(jī)模式，可將偏置發(fā)生器和放大器禁用，使靜態(tài)電流消耗降至小于10nA。這一特性對(duì)于需要長時(shí)間續(xù)航的便攜式設(shè)備來說至關(guān)重要，能夠有效延長設(shè)備的電池使用時(shí)間。

出色的噪聲抑制

Maxim的行業(yè)領(lǐng)先的咔嗒聲和爆裂聲抑制技術(shù)，能夠顯著減少設(shè)備在啟動(dòng)和關(guān)閉過程中產(chǎn)生的可聽咔嗒聲和爆裂聲，為用戶提供更加純凈的音頻體驗(yàn)。

靈活的增益選擇

MAX9716和MAX9717A為可調(diào)增益放大器，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求通過外部反饋電阻來設(shè)置增益；而MAX9717B/C/D則具有內(nèi)部固定增益（6dB、9dB和12dB），減少了外部元件數(shù)量，簡化了設(shè)計(jì)。

耳機(jī)檢測功能

MAX9717具有耳機(jī)檢測輸入（BTL/SE），當(dāng)檢測到耳機(jī)連接時(shí)，會(huì)禁用BTL從驅(qū)動(dòng)器，將耳機(jī)作為單端負(fù)載驅(qū)動(dòng)，同時(shí)靜音揚(yáng)聲器，實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)聲器和耳機(jī)輸出的自動(dòng)切換。

電氣特性剖析

電源相關(guān)參數(shù)

• 供電范圍：支持2.7V至5.5V的單電源操作，具有較寬的電源電壓范圍，能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 電源抑制比（PSRR）：在不同頻率下表現(xiàn)出色，如在1kHz時(shí)PSRR可達(dá)73dB，能夠有效抑制電源紋波對(duì)音頻信號(hào)的干擾。

輸出性能參數(shù)

• 輸出功率：在不同負(fù)載和失真要求下，能夠提供穩(wěn)定的輸出功率。例如，在RL = 8Ω、THD+N = 1%、fIN = 1kHz的條件下，輸出功率可達(dá)1.1W（典型值）。
• 總諧波失真加噪聲（THD+N）：在多種條件下，THD+N都能保持在較低水平，如在AV = 6dB、RL = 8Ω、fIN = 1kHz、POUT = 0.5W時(shí)，THD+N典型值為0.024%，保證了音頻信號(hào)的高保真度。

其他關(guān)鍵參數(shù)

• 輸入電阻：MAX9717B/C/D的輸入電阻在12kΩ至28kΩ之間，為信號(hào)輸入提供了合適的阻抗匹配。
• 輸出失調(diào)電壓：在正常工作條件下，輸出失調(diào)電壓較小，如典型值為±7mV，能夠減少直流偏移對(duì)音頻信號(hào)的影響。

應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

BTL放大器配置

MAX9716/MAX9717采用橋接負(fù)載（BTL）架構(gòu)，與單端配置相比，BTL配置具有諸多優(yōu)勢。它能夠使輸出電壓翻倍，從而使輸出功率提高四倍，同時(shí)消除了負(fù)載兩端的凈直流電壓，無需使用直流阻隔電容器，避免了這些電容器帶來的成本、空間和低頻性能下降等問題。

功率耗散與散熱

在正常工作條件下，MAX9716/MAX9717會(huì)消耗大量功率。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮功率耗散和散熱問題?？梢愿鶕?jù)不同封裝的最大允許功率耗散來進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以通過增加接地平面散熱能力、增大連接到設(shè)備的走線尺寸等方法來降低功率耗散。此外，熱過載保護(hù)電路能夠在結(jié)溫超過+160°C時(shí)禁用放大器輸出級(jí)，起到保護(hù)作用。

增益設(shè)置

• 可調(diào)增益：對(duì)于MAX9716和MAX9717A，可通過外部反饋電阻RF和RIN來設(shè)置增益，公式為AV = 2 × (RF / RIN)。例如，當(dāng)RIN = 20kΩ、RF = 20kΩ時(shí)，增益為2V/V（即6dB）。RF可以是固定電阻，也可以使用數(shù)字控制電位器，實(shí)現(xiàn)軟件控制增益。
• 固定增益：MAX9717B/C/D具有內(nèi)部固定增益，分別為6dB、9dB和12dB，簡化了設(shè)計(jì)過程，減少了元件數(shù)量。

輸入輸出濾波

• 輸入濾波：CIN和RIN構(gòu)成高通濾波器，用于去除輸入信號(hào)中的直流偏置。在選擇CIN時(shí)，應(yīng)確保其-3dB點(diǎn)設(shè)置合適，避免影響放大器的低頻響應(yīng)。建議使用具有低電壓系數(shù)的電介質(zhì)電容器，如鉭或鋁電解電容器。
• 輸出濾波：MAX9717在單端（耳機(jī)）模式下需要輸出耦合電容器COUT，用于阻隔放大器輸出的直流分量。選擇COUT時(shí)，要考慮負(fù)載阻抗的變化，確保其與負(fù)載阻抗形成的高通濾波器的-3dB點(diǎn)在合適范圍內(nèi)，以保證低頻響應(yīng)。

電源旁路與布局

• 電源旁路：為了確保低噪聲、低失真性能，需要在VCC和GND之間連接一個(gè)1μF的陶瓷電容器進(jìn)行電源旁路，并根據(jù)應(yīng)用需求添加額外的大容量電容。
• 布局設(shè)計(jì)：合理的PCB布局和接地對(duì)于優(yōu)化性能至關(guān)重要。應(yīng)使用大尺寸的走線來連接電源輸入和放大器輸出，以減少寄生電阻帶來的損耗；同時(shí)，要確保接地良好，防止數(shù)字開關(guān)噪聲耦合到音頻信號(hào)中。此外，TDFN和μMAX封裝的外露散熱墊應(yīng)通過多個(gè)過孔連接到接地平面，以提高散熱效果。

總結(jié)

MAX9716/MAX9717以其高效的功率輸出、低功耗設(shè)計(jì)、出色的噪聲抑制和靈活的增益選擇等特性，為便攜式音頻設(shè)備的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，合理選擇增益設(shè)置、處理功率耗散和散熱問題，并注意輸入輸出濾波和布局布線等方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以充分發(fā)揮這兩款放大器的性能優(yōu)勢，打造出高品質(zhì)的音頻產(chǎn)品。

你在使用MAX9716/MAX9717的過程中遇到過哪些問題？或者你對(duì)這兩款放大器的設(shè)計(jì)應(yīng)用有什么獨(dú)特的見解？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流！