MAX9710/MAX9711：高性能3W單聲道/立體聲BTL音頻功率放大器解析

在音頻功率放大器領(lǐng)域，一款性能卓越的產(chǎn)品往往能為各類音頻設(shè)備帶來出色的音質(zhì)表現(xiàn)。今天要給大家介紹的是Analog Devices的MAX9710/MAX9711 3W單聲道/立體聲BTL音頻功率放大器，它具備眾多優(yōu)秀特性，適用于多種音頻應(yīng)用場(chǎng)景。

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一、產(chǎn)品概述

MAX9710為立體聲揚(yáng)聲器放大器，MAX9711則是單聲道揚(yáng)聲器放大器。它們均符合PC99/01標(biāo)準(zhǔn)，能在4.5V至5.5V的單電源下穩(wěn)定工作。其行業(yè)領(lǐng)先的100dB電源抑制比（PSRR），使得它們即便在嘈雜電源環(huán)境中，也無需額外昂貴的電源調(diào)節(jié)措施。超低的0.005%總諧波失真加噪聲（THD+N）確保了音頻信號(hào)的干凈、低失真放大，同時(shí)點(diǎn)擊和爆裂聲抑制功能消除了電源和關(guān)機(jī)周期中的可聽瞬變。此外，還具備低功耗關(guān)機(jī)模式、靜音模式等節(jié)能特性。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

（一）強(qiáng)大的功率輸出能力

• 能在3Ω負(fù)載下實(shí)現(xiàn)3W（1% THD+N）、4W（10% THD+N）的功率輸出，可滿足不同音頻系統(tǒng)對(duì)功率的需求。

  （二）超高的PSRR

• 高達(dá)100dB的PSRR，有效降低電源噪聲對(duì)音頻信號(hào)的干擾，保證了音質(zhì)的純凈度。

  （三）低失真與低噪聲

• 0.005%的THD+N，極大程度減少了音頻信號(hào)的失真，帶來高保真的音頻體驗(yàn)。

  （四）節(jié)能設(shè)計(jì)

• 低靜態(tài)電流（7mA）和低功耗關(guān)機(jī)模式（0.5μA），降低了系統(tǒng)的整體功耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

  （五）靜音功能

• 方便用戶快速開啟或關(guān)閉輸出，靈活控制音頻播放。

三、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

該系列放大器適用于多種音頻相關(guān)設(shè)備，如筆記本電腦、雙向無線電、平板電視、通用音頻設(shè)備、平板PC顯示器以及有源揚(yáng)聲器等。在這些設(shè)備中，它能充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，提升音頻質(zhì)量。

四、引腳配置與功能

MAX9710采用20引腳薄型QFN封裝（5mm x 5mm x 0.8mm），MAX9711采用12引腳薄型QFN封裝（4mm x 4mm x 0.8mm）。不同引腳具有不同的功能，例如：

• INL/INR/IN：音頻輸入引腳，用于輸入左右聲道或單聲道音頻信號(hào)。
• BIAS：直流偏置旁路引腳，為音頻輸出設(shè)置直流偏置電平，并提供點(diǎn)擊和爆裂聲抑制功能。
• MUTE：高電平有效靜音輸入引腳，可控制放大器的靜音狀態(tài)。
• SHDN：低電平有效關(guān)機(jī)引腳，拉低該引腳可進(jìn)入低功耗關(guān)機(jī)模式。

五、電氣特性詳解

（一）電源電壓范圍

• 電源電壓范圍為4.5V至5.5V，在該范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作。

  （二）靜態(tài)電流與關(guān)機(jī)電流

• 靜態(tài)電流在不同型號(hào)和條件下有所不同，MAX9710典型值為12mA，MAX9711為7mA；關(guān)機(jī)電流低至0.5μA，有效降低了待機(jī)功耗。

  （三）輸出功率與失真

• 在不同負(fù)載電阻下，輸出功率表現(xiàn)出色，如在8Ω負(fù)載下，1kHz輸入頻率、THD+N < 1%時(shí)，輸出功率可達(dá)1.1W至1.4W。同時(shí)，THD+N極低，保證了音頻的高質(zhì)量輸出。

  （四）電源抑制比

• 在不同頻率下，PSRR表現(xiàn)優(yōu)異，如在1kHz時(shí)可達(dá)87dB，20kHz時(shí)為74dB，有效抑制了電源紋波對(duì)音頻信號(hào)的影響。

六、典型工作特性

文檔中給出了豐富的典型工作特性曲線，包括總諧波失真加噪聲與頻率、輸出功率的關(guān)系，輸出功率與溫度、負(fù)載電阻的關(guān)系，以及電源抑制比與頻率的關(guān)系等。通過這些曲線，我們可以更直觀地了解該放大器在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。例如，從THD+N與輸出功率的曲線可以看出，在一定輸出功率范圍內(nèi)，THD+N保持在很低的水平，這對(duì)于追求高音質(zhì)的音頻系統(tǒng)來說非常重要。

七、詳細(xì)工作原理與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）偏置電路（BIAS）

• 該放大器采用單5V電源供電，內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)與電源無關(guān)的2.5V共模偏置電壓。BIAS引腳為音頻輸出設(shè)置直流偏置電平，并提供點(diǎn)擊和爆裂聲抑制功能。選擇合適的旁路電容對(duì)于優(yōu)化性能至關(guān)重要，一般建議使用1μF電容旁路到地。需要注意的是，不要在BIAS引腳上施加外部負(fù)載，否則會(huì)影響整體性能。

  （二）關(guān)機(jī)模式（Shutdown）

• 通過拉低SHDN引腳可進(jìn)入0.5μA的低功耗關(guān)機(jī)模式，此時(shí)放大器的偏置電路被禁用，輸出被拉低，BIAS引腳被驅(qū)動(dòng)到地。正常工作時(shí)，將SHDN引腳連接到VDD。

  （三）靜音模式（MUTE）

• 高電平驅(qū)動(dòng)MUTE引腳可使放大器進(jìn)入靜音模式，此時(shí)輸入與放大器斷開連接，但不關(guān)閉設(shè)備。該模式具備無點(diǎn)擊和爆裂聲的特性，確保在靜音操作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生雜音。

  （四）點(diǎn)擊和爆裂聲抑制

• 采用了全面的點(diǎn)擊和爆裂聲抑制方案。在啟動(dòng)時(shí)，放大器的共模偏置電壓以S形波形緩慢上升到直流偏置點(diǎn)；進(jìn)入關(guān)機(jī)時(shí)，放大器輸出同時(shí)被主動(dòng)拉低，從而最小化音頻頻段內(nèi)的能量。為了實(shí)現(xiàn)最佳抑制效果，需滿足 (R{IN} × C{IN}{BIAS} × C{BIAS}) ，其中 (R_{BIAS }=50 k Omega) 。

八、組件選擇建議

（一）增益設(shè)置電阻

• 放大器的增益由RF和RIN設(shè)置，有效增益公式為 (A{VD}=2 × frac{R{F}}{R_{IN}}) 。合理選擇這兩個(gè)電阻的值，可以精確控制放大器的增益。

  （二）輸入濾波器

• 輸入電容 (C{IN}) 與 (R{IN}) 構(gòu)成高通濾波器，用于去除輸入信號(hào)中的直流偏置。-3dB點(diǎn)的計(jì)算公式為 (f{-3dB}=frac{1}{2 pi R{IN} C{IN}}) 。為了保證最佳的點(diǎn)擊和爆裂聲抑制效果，同樣需滿足 (R{IN} × C{IN}{BIAS} × C_{BIAS}) 。同時(shí)，應(yīng)選擇低電壓系數(shù)介質(zhì)的電容，如鉭電容或鋁電解電容，以避免低頻失真增加。

  （三）BIAS電容

• 建議使用1μF電容將BIAS引腳旁路到地，該電容可改善PSRR和THD+N，同時(shí)為揚(yáng)聲器放大器生成無點(diǎn)擊和爆裂聲的啟動(dòng)直流偏置波形。較小的電容值會(huì)使啟動(dòng)和關(guān)機(jī)時(shí)間更快，但可能會(huì)增加點(diǎn)擊和爆裂聲的水平。

  （四）電源旁路

• 在 (VDD) 到PGND之間放置一個(gè)0.1μF陶瓷電容進(jìn)行電源旁路，根據(jù)應(yīng)用需求可添加額外的大容量電容。旁路電容應(yīng)盡量靠近設(shè)備，以確保低噪聲、低失真的性能。