深入剖析LM4808：低電壓高功率音頻功率放大器的卓越之選

在音頻功率放大器領域，TI的LM4808以其低電壓、高功率的特性脫穎而出，成為眾多音頻應用的理想選擇。今天，我們就來深入了解一下這款放大器的特點、性能以及應用設計要點。

文件下載：lm4808.pdf

一、LM4808概述

LM4808是一款雙音頻功率放大器，采用WSON、VSSOP和SOIC表面貼裝封裝，具有開關(guān)開/關(guān)咔嗒聲抑制、出色的電源紋波抑制、單位增益穩(wěn)定以及最少的外部組件等特點。這些特性使得它非常適合用于耳機放大器、個人電腦和便攜式電子設備等應用。

（一）主要特性

1. 多種封裝形式：提供WSON、VSSOP和SOIC表面貼裝封裝，方便不同設計需求。
2. 咔嗒聲抑制：有效抑制開關(guān)開/關(guān)時產(chǎn)生的咔嗒聲，提升音頻質(zhì)量。
3. 電源紋波抑制：出色的電源紋波抑制能力，減少電源噪聲對音頻信號的影響。
4. 單位增益穩(wěn)定：可以通過外部增益設置電阻進行配置，設計靈活性高。
5. 最少外部組件：無需自舉電容或緩沖網(wǎng)絡，適合低功率便攜式系統(tǒng)。

（二）關(guān)鍵規(guī)格

在不同負載和功率條件下，LM4808展現(xiàn)出了優(yōu)秀的性能。例如，在1kHz、105mW連續(xù)平均輸出功率下，負載為16Ω時，THD + N典型值為0.1%；在1kHz、70mW連續(xù)平均輸出功率下，負載為32Ω時，THD + N典型值同樣為0.1%。

二、電氣特性分析

（一）絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于確保其安全可靠運行至關(guān)重要。LM4808的絕對最大額定值包括：電源電壓為6.0V，存儲溫度范圍為 - 65°C至 + 150°C，輸入電壓范圍為 - 0.3V至VDD + 0.3V等。在設計過程中，必須確保器件的工作條件不超過這些額定值。

（二）工作額定值

LM4808的工作溫度范圍為 - 40°C至85°C，電源電壓范圍為2.0V至5.5V。在這個范圍內(nèi)，器件能夠正常工作，但具體的性能指標還需要根據(jù)電氣特性來確定。

（三）電氣特性參數(shù)

文檔中詳細列出了不同電源電壓下的各項電氣特性參數(shù)，如電源電流、輸入失調(diào)電壓、輸出功率等。以VDD = 5V為例，電源電流典型值為1.2mA，最大為3.0mA；在THD + N = 0.1%、f = 1kHz、負載為16Ω時，輸出功率典型值為105mW。這些參數(shù)為設計工程師提供了重要的參考依據(jù)。

三、典型性能曲線解讀

文檔中給出了大量的典型性能曲線，這些曲線直觀地展示了LM4808在不同條件下的性能表現(xiàn)。

（一）THD + N與頻率的關(guān)系

從THD + N與頻率的關(guān)系曲線可以看出，在不同的電源電壓和輸出功率條件下，THD + N隨頻率的變化情況。一般來說，在低頻和高頻段，THD + N的值相對較高，而在中頻段表現(xiàn)較好。這對于設計音頻系統(tǒng)時選擇合適的工作頻率范圍具有重要的指導意義。

（二）輸出功率與負載電阻的關(guān)系

輸出功率與負載電阻的關(guān)系曲線表明，在不同的電源電壓下，輸出功率隨負載電阻的變化而變化。對于特定的應用，需要根據(jù)負載電阻和所需的輸出功率來選擇合適的電源電壓。

（三）其他性能曲線

此外，還有電源電流與電源電壓的關(guān)系、頻率響應與輸出電容大小的關(guān)系等曲線。通過對這些曲線的分析，可以更好地理解LM4808的性能特點，從而優(yōu)化設計方案。

四、應用設計要點

（一）PCB安裝考慮

LM4808的外露DAP封裝（LD）可以提供低的熱阻，有利于熱量從芯片傳遞到PCB。雖然在耳機應用中，不一定需要將DAP的PCB銅焊盤連接到大面積的銅平面，但在需要更高散熱性能的應用中，這種連接方式可以有效地降低芯片溫度。具體的PCB布局、制造和安裝信息可以參考TI的應用筆記AN - 1187。

（二）功率耗散

功率耗散是功率放大器設計中需要重點考慮的問題。文檔中給出了計算最大功率耗散點的公式，對于LM4808來說，由于其內(nèi)部有兩個運算放大器，最大內(nèi)部功率耗散點是單個放大器的兩倍。在設計過程中，需要根據(jù)環(huán)境溫度和負載情況，合理選擇電源電壓和負載阻抗，以確保功率耗散不超過器件的承受范圍。

（三）電源旁路

適當?shù)碾娫磁月穼τ诘驮肼曅阅芎透唠娫匆种票戎陵P(guān)重要。在應用中，除了使用10μF和0.1μF的濾波電容來穩(wěn)定調(diào)節(jié)器輸出外，還需要在LM4808的電源引腳和地之間連接一個0.1μF的本地電源旁路電容CS，并盡量縮短連接電容的引線和走線長度。此外，在IN A(+) / IN B(+)節(jié)點和地之間連接一個1.0μF的電容CB可以提高內(nèi)部偏置電壓的穩(wěn)定性和放大器的PSRR，但電容值過大可能會增加放大器的開啟時間。

（四）外部組件選擇

優(yōu)化LM4808的性能需要正確選擇外部組件。對于輸入和輸出電容，其值的選擇需要綜合考慮音頻頻率范圍、系統(tǒng)成本和空間效率等因素。較大的電容值可以放大較低的音頻頻率，但可能會增加成本和占用更多的空間。同時，輸入電容的大小還會影響LM4808的咔嗒聲和噗噗聲性能，應選擇不高于滿足所需 - 3dB頻率的最小值。旁路電容CB的選擇也很關(guān)鍵，選擇1.0uF或更大的值可以最小化開啟噗噗聲。

五、音頻功率放大器設計實例

文檔中給出了一個設計雙70mW/32Ω音頻放大器的實例，下面我們來簡要回顧一下設計步驟。

（一）確定最小電源電壓

可以通過參考典型性能曲線或使用公式計算來確定最小電源電壓。對于這個實例，使用32Ω負載的輸出功率與電源電壓曲線表明，最小電源電壓為4.8V，常見的5V電源電壓可以滿足要求。

（二）確定增益

根據(jù)所需的輸出功率、負載阻抗和輸入電平，可以計算出所需的最小增益。在這個實例中，最小增益為1.497，取AV = 1.5。

（三）選擇電阻值

放大器的整體增益由輸入電阻Ri和反饋電阻Rf設置。已知輸入阻抗為20kΩ，根據(jù)增益公式AV = Rf/Ri，可以計算出反饋電阻Rf的值為30kΩ。

（四）設置 - 3dB頻率帶寬

為了實現(xiàn)所需的±0.25dB通帶幅度變化限制，需要設置低頻率響應和高頻率響應。通過計算可以確定輸入電容Ci和輸出電容Co的值，以滿足低頻率響應要求。同時，高頻率極點由所需的高頻率極點和閉環(huán)增益決定，LM4808的GBWP為900kHz，在這個實例中設計的GBWP為150kHz，表明在需要更高增益的設計中，LM4808仍然可以使用而不會遇到帶寬限制問題。

六、總結(jié)

LM4808作為一款低電壓高功率音頻功率放大器，具有多種優(yōu)秀的特性和性能。在設計音頻系統(tǒng)時，我們需要充分了解其電氣特性、典型性能曲線和應用設計要點，合理選擇外部組件，以實現(xiàn)最佳的音頻性能。同時，通過實際的設計實例，我們可以更好地掌握其設計方法和步驟。希望本文對大家在使用LM4808進行音頻功率放大器設計時有所幫助。你在使用LM4808的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。