D类数字音频放大器MAX9700及其应用

的电感以及人耳的听觉特性来恢复音频信号。扬声器电阻(RE)和电感(LE)将形成一个1阶低通滤波器。

对于大多数扬声器而言，这个1阶滚降足以恢复音频信号，并可防止在扬声器电阻上耗散过多高频开关能量。即使依然存在残余开关能量使扬声器组件产生运动，这些频率也无法被人耳听到或影响听觉感受。但应注意：使用免滤波器MAX9700时，为获得最大输出功率，扬声器负载应保证在放大器开关频率下仍为感性负载。

2.2使EMI最小化的扩谱调制方式

免滤波器工作方式的一个主要缺点是可能通过扬声器电缆辐射EMI。由于MAX9700的输出波形为高频方波，并具有陡峭的过渡边沿，因此，输出频谱会在开关频率及开关频率的倍频处包含大量频谱能量。这样，如果在紧靠器件的位置没有安装外部输出滤波器的话，这些高频能量就会通过扬声器电缆辐射出去。而MAX9700则采用享有专利的扩谱调制方案，来帮助缓解可能的EMI问题。

通过抖动或随机化MAX9700的开关频率可实现扩谱调制。实际开关频率相对于标称开关频率的变化范围可达到±10％。尽管开关波形的各个周期会随机变化，但占空比不受影响，因此，输出波形可以保留音频信息。扩谱调制能有效展宽输出信号的频谱能量，而不是使频谱能量集中在开关频率及其各次谐波上。换句话说，输出频谱的总能量没有变，只是重新分布在更宽的频带内。这样就降低了输出端的高频能量峰，从而将扬声器电缆辐射EMI降至最少。虽然有些频谱噪声也可能由扩谱调制引入音频带宽内，但这些噪声可被反馈环路的噪声整形功能抑制。

3应用设计

3.1放大器差分输入

MAX9700的单端差动输入结构可提供超过单端输入放大器抗扰的能力，并与许多编解码器相兼容。在蜂窝式移动电话等设备中，来自射频转发器的高频信号可由放大器的输入跟踪检出，共模噪音信号出现在放大器的输入端。微分输入放大器则可通过放大两个输入端的差分信号来取消了共模噪声。

3.2单端输入

通过图4所示电路可使MAX9700构成单端输入放大器。其输入端IN+利用电容器耦合，输入端IN则通过电容器接地。

3.3立体声配置

通过两个MAX9700构成立体声放大器的电路配置如图5所示。其中U1为主放大器，将其驱动输出端OUT-接从放大器U2的同步输入端可同步两个MAX9700的开关频率，保证两个MAX9700在音频范围内没有差拍频率产生。该放大器具有良好的THD+N特性，而且没有串音干扰。

3.4带音量控制的音频放大器

MAX9700很容易实现单端驱动，但在差分输入阻抗不平衡时，要考虑调节问题，传统的音量调节方法由于音量调节电位器在上电时可能受到干扰而产生嘎嘎声，这种嘎嘎声虽然在音量最大或最小时不明显，但在其他情况下，这种声音都比较明显。解决的一个办法就是采用图6电路。该电路将电位器接在差分输人端，上电时通过RC网络同时对两个输入端产生影响，从而改善了瞬态性能，消除上电时的嘎嘎声。

4 D类放大器的散热设计

4.1 PCB的散热

对底部有裸露焊盘的TQFN封装来说，PCB及其敷铜层是D类放大器主要的散热渠道。将D类放大器贴装到常见的PCB，最好根据以下原则：将裸露焊盘焊接到大面积敷铜块。尽可能在敷铜块与l临近的具有等电势的D类放大器引脚以及其他元件之间多布一些覆铜。

裸露焊盘相接的敷铜块应该用多个过孔连接到PCB板背面的其他敷铜块上。该敷铜块应该在满足系统信号走线的要求下，具有尽可能大的面积。

另外，还应当尽量加宽所有与器件的连线，这将有益于改善系统的散热性能。虽然IC的引脚并不是主要的散热通道，但实际应用中，仍然会有少量发热，因而应采用宽的连线与D类放大器的输出相连。在这种情况下，电感的铜芯绕线也可为D类放大器提供额外的散热通道。虽然对整体热性能的改善不到10％，但这样的改善却会给系统带来两种截然不同的结果，从而使系统具备较理想的散热或出现较严重的发热。

4.2辅助散热

当D类放大器在较高的环境温度下工作时，增加外部散热片可以改善PCB的热性能。该散热片的热阻必须尽可能小，以使散热性能最佳。采用底部的裸露焊盘后，PCB底部往往是热阻最低的散热通道。IC的顶部并不是器件的主要散热通道，因此，在此安装散热片并不划算。

5 结束语

MAX9700型D类放大器除具有AB类放大器的所有优点(即良好的线性和最小的电路板空间)外，更具有高效优势。当前，有多种D类放大器可满足各类应用需求。其中包括低功耗便携式应用(如蜂窝电话和笔记本电脑)和大功率应用(如车载音响系统或平板显示器)，希望本文对MAX9700的介绍能有助于设计者选择合适的放大器，并正确权衡某些功能特性的优势和劣势。