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低EMI、D類音頻放大器及其應用

文章來源：永阜康科技更新時間：2018/3/1 12:08:00

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Maxim新推出的D類音頻功率放大器(MAX9700/MAX9712)對開關模式放大技術作了一些重要改進，利用獨特的調制結構省去了輸出濾波器，可為便攜式產品提供一種更小、更便宜、效率更高的方案。

低EMI調制結構

MAX9700/MAX9712利用獨特的調制結構以D類效率提供AB類放大器的性能，占用很小電路板空間。MAX9712可為8W負載提供500mW的功率，MAX9700能夠為8W負載提供高達1.2W的功率。放大器內部有兩路比較器對其輸入進行監視，并將互補輸入電壓與鋸齒波進行比較。當鋸齒波輸入幅度超出相應的比較器輸入電壓時，比較器輸出翻轉。當輸入電壓增大或減小時，第一個跳變的比較器輸出脈沖的持續時間增加，而另一個比較器跳變后輸出脈沖的持續時間為tON。對于一定的輸入信號電平，比較器輸出是一個脈寬調制的方波信號，周期由鋸齒波振蕩器的頻率決定，PWM信號控制H橋驅動器，打開或者關閉狀態相反的一對MOSFET，使得揚聲器兩端的凈電壓(VOUT+ - VOUT-)隨輸入信號發生變化，有效采集音頻輸入。放大器的動態范圍由噪聲幅度和鋸齒波信號幅度決定。

工作模式

MAX9700/MAX9712具有兩種工作模式：固定頻率調制(FFM)模式和擴頻調制(SSM)模式。FFM模式下可通過SYNC引腳選擇頻率，SYNC=GND時開關頻率為1.1MHz、SYNC = FLOAT時開關頻率為1.45MHz。另外，在SYNC引腳上施加800kHz"2MHz的外部TTL時鐘，可以使放大器與系統時鐘同步(提供完全同步的系統)或將開關諧波的頻譜成分分配到不敏感的頻段。SYNC = VDD時放大器工作在SSM模式，在SSM模式下，開關頻率在中心頻率(1.22MHz)附近隨機變化?20kHz。調制方案不變，但鋸齒波的頻率隨周期改變，此時能量分散到隨頻率增長的整個頻寬上，而不是將大量頻譜能量集中在開關頻率的倍頻處。在高于幾MHz的頻帶上，EMI等效于寬帶頻譜的白噪聲，與傳統方案相比，擴頻模式使輻射指標改善5dB。

無濾波調制

MAX9700/MAX9712采用特有的調制方案，可以省去傳統D類放大器所需的LC濾波器，既提高了效率、減少了元件數，又節省了電路板空間和系統成本。當MAX9700/MAX9712輸入端沒有信號時，輸出開關波形如圖1所示。由于放大器采用差分方式驅動揚聲器，兩路輸出互相抵消，于是揚聲器兩端空閑模式下的凈電壓為0，降低了功耗。另外，因為MAX9712的輸出頻率遠遠超出了大多數揚聲器的帶寬，由開關頻率引起的音頻線圈的偏移非常小，利用揚聲器線圈自身的電感和揚聲器與人耳的天然濾波作用即可從方波輸出中恢復音頻成分。為獲得最佳效果，也可以用一個大于10mH的電感與揚聲器串聯。

效率問題

D類放大器的效率由輸出級晶體管的工作時間決定。在D類放大器中，輸出晶體管如同一個電流調整開關，所消耗的額外功率可以忽略不計，任何與D類輸出級有關的功率損耗主要是由MOSFET導通電阻與消耗靜態電流產生的I

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