探索LM4665：高效開關(guān)音頻放大器的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備領(lǐng)域，音頻放大器的性能對(duì)于提升用戶體驗(yàn)至關(guān)重要。德州儀器（TI）的LM4665作為一款高性能的開關(guān)音頻放大器，憑借其諸多出色特性，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。下面，讓我們一起深入了解LM4665的奧秘。

文件下載：lm4665.pdf

一、LM4665的特性與優(yōu)勢(shì)

1. 無需輸出濾波器

LM4665采用創(chuàng)新的調(diào)制器，無需傳統(tǒng)開關(guān)放大器所需的LC輸出濾波器。這一特性不僅減少了外部元件數(shù)量，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，還節(jié)省了電路板空間和成本。對(duì)于空間有限的移動(dòng)設(shè)備和便攜式電子設(shè)備來說，這無疑是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。

2. 可選增益

該放大器提供6dB（2V/V）或12dB（4V/V）的可選增益，用戶可以根據(jù)具體應(yīng)用需求靈活選擇，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。

3. 快速開啟時(shí)間

LM4665的開啟時(shí)間僅為5ms（典型值），能夠快速響應(yīng)音頻信號(hào)，為用戶帶來即時(shí)的音頻體驗(yàn)。

4. 用戶可選擇的關(guān)斷邏輯電平

支持高或低邏輯電平的關(guān)斷模式選擇，方便用戶根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行靈活配置。

5. 最少的外部元件

僅需少量的外部元件即可實(shí)現(xiàn)完整的音頻放大功能，降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本。

6. “咔嗒和爆裂聲”抑制電路

有效抑制音頻信號(hào)中的“咔嗒和爆裂聲”，提升音頻質(zhì)量。

7. 微功耗關(guān)斷模式

在關(guān)斷模式下，功耗極低，僅為0.01μA（典型值），有助于延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

8. 短路保護(hù)

具備短路保護(hù)功能，能夠有效保護(hù)芯片免受短路損壞，提高系統(tǒng)的可靠性。

9. 多種封裝形式

提供DSBGA、WSON和VSSOP等多種封裝形式，無需散熱片，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

LM4665適用于多種便攜式電子設(shè)備，如手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）等。這些設(shè)備通常對(duì)功耗、尺寸和音頻質(zhì)量有較高的要求，而LM4665正好滿足了這些需求。

三、關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)

1. 效率

• 在8Ω負(fù)載上輸出100mW功率時(shí)，效率可達(dá)75%（典型值）。
• 在8Ω負(fù)載上輸出400mW功率時(shí)，效率可達(dá)80%（典型值）。

2. 靜態(tài)電流

在3V電源電壓下，總靜態(tài)電源電流僅為3mA（典型值）。

3. 關(guān)斷電流

在3V電源電壓下，總關(guān)斷電源電流僅為0.01μA（典型值）。

4. 電源電壓范圍

• VSSOP和WSON封裝：2.7V至5.5V。
• DSBGA封裝：2.7V至3.8V。

四、工作原理與性能分析

1. 工作原理

LM4665是一款全集成的單電源高效開關(guān)音頻放大器，采用delta - sigma調(diào)制技術(shù)處理模擬輸入信號(hào)。其輸出信號(hào)由兩個(gè)BTL連接的脈沖信號(hào)組成，脈沖寬度最小約為160ns。由于負(fù)載通常具有一定的電感特性，可作為自身的濾波器，從而實(shí)現(xiàn)“無濾波器”的設(shè)計(jì)。

2. 性能分析

• 功率耗散與效率：效率是音頻系統(tǒng)中一個(gè)重要的指標(biāo)，LM4665的功率耗散極低，這是因?yàn)槠漭敵鲩_關(guān)的導(dǎo)通電阻通常小于0.25Ω。大部分多余的輸入功率在負(fù)載中消耗，而芯片本身僅消耗一小部分，無需額外的散熱片。
• 差分放大器：隨著邏輯電源電壓的不斷降低，差分放大器在保持信噪比方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。LM4665是一款全差分放大器，具有差分輸入和輸出級(jí)，能夠有效提高共模抑制比（CMRR），減少地偏移相關(guān)的噪聲注入。

五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. PCB布局

• 輸出功率增加時(shí)，放大器、負(fù)載和電源之間的互連電阻會(huì)導(dǎo)致電壓降，影響輸出功率和效率。因此，連接輸出引腳到負(fù)載和電源引腳到電源的PCB走線應(yīng)盡可能寬，以減小電阻。
• 輸出信號(hào)的脈沖特性可能會(huì)產(chǎn)生電磁干擾（EMI），應(yīng)盡量縮短功率和輸出走線，并采用屏蔽措施，如使用接地平面、磁珠和微帶布局技術(shù)。

2. 電源旁路

為了實(shí)現(xiàn)低噪聲性能和高電源抑制比（PSRR），電源旁路電容應(yīng)盡可能靠近LM4665。推薦使用1μF的鉭電容。

3. 關(guān)斷功能

通過將關(guān)斷模式引腳永久連接到GND（低電平）或VDD（高電平），并將關(guān)斷引腳切換到相同狀態(tài)，可將LM4665置于關(guān)斷狀態(tài)。為了降低關(guān)斷狀態(tài)下的電流消耗，關(guān)斷引腳應(yīng)驅(qū)動(dòng)到與關(guān)斷模式引腳相同的電位或懸空。

4. 增益選擇

通過將增益選擇引腳連接到VDD或GND，可選擇6dB或12dB的增益。在播放模式下切換增益時(shí)，應(yīng)快速切換增益選擇引腳的電壓，以避免輸出出現(xiàn)可聽的偽像。

六、總結(jié)

LM4665作為一款高性能的開關(guān)音頻放大器，具有諸多出色的特性和優(yōu)勢(shì)，適用于多種便攜式電子設(shè)備。在設(shè)計(jì)過程中，合理考慮PCB布局、電源旁路、關(guān)斷功能和增益選擇等因素，能夠充分發(fā)揮LM4665的性能，為用戶帶來優(yōu)質(zhì)的音頻體驗(yàn)。你在使用LM4665或其他音頻放大器時(shí)，遇到過哪些有趣的問題或挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。