MAX9724C/MAX9724D：低射頻敏感度立體聲耳機(jī)放大器的卓越之選

在當(dāng)今的便攜式設(shè)備設(shè)計中，如何在有限的電路板空間內(nèi)實現(xiàn)高性能的音頻放大是一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。MAXIM推出的MAX9724C/MAX9724D立體聲耳機(jī)放大器，憑借其獨特的設(shè)計和出色的性能，為工程師們提供了一個理想的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款放大器。

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產(chǎn)品概述

MAX9724C/MAX9724D專為電路板空間有限的便攜式設(shè)備而設(shè)計。它采用了獨特的DirectDrive?架構(gòu)，能夠從單電源產(chǎn)生接地參考輸出，無需使用大型直流阻斷電容，從而節(jié)省了成本、電路板空間和元件高度。該放大器還能抑制輸入和電源走線作為天線接收到的射頻輻射，防止放大器對耦合噪聲進(jìn)行解調(diào)。其中，MAX9724C提供外部可調(diào)增益，而MAX9724D則具有內(nèi)部預(yù)設(shè)的 -1.5V/V 增益。

關(guān)鍵特性

卓越的射頻噪聲抑制能力

相比典型放大器，MAX9724C/MAX9724D的射頻噪聲抑制能力提高了多達(dá) 67dB，有效減少了射頻干擾對音頻信號的影響。這對于在復(fù)雜電磁環(huán)境下工作的便攜式設(shè)備尤為重要，大家在實際應(yīng)用中是否遇到過射頻干擾導(dǎo)致音頻失真的情況呢？

無需大型直流阻斷電容

DirectDrive架構(gòu)使得放大器輸出無需直流分量，從而省去了傳統(tǒng)單電源耳機(jī)放大器所需的大型直流阻斷電容。這不僅節(jié)省了成本和空間，還改善了頻率響應(yīng)。

低功耗關(guān)機(jī)模式

關(guān)機(jī)模式下電流小于 0.1μA，可顯著降低靜態(tài)功耗，延長便攜式設(shè)備的電池續(xù)航時間。對于對功耗敏感的應(yīng)用，這無疑是一個重要的優(yōu)勢。

可調(diào)或固定增益選擇

MAX9724C可通過外部設(shè)置增益，而MAX9724D則采用內(nèi)部預(yù)設(shè)的 -1.5V/V 增益，滿足不同應(yīng)用的需求。

低失真和高電源抑制比

總諧波失真加噪聲（THD+N）低至 0.02%，電源抑制比（PSRR）在 1kHz 時高達(dá) 80dB，能夠在嘈雜的數(shù)字電源下穩(wěn)定工作，無需額外的線性穩(wěn)壓器。

集成的咔嗒聲和噗噗聲抑制功能

全面的咔嗒聲和噗噗聲抑制電路可消除啟動和關(guān)機(jī)時的可聽瞬態(tài)噪聲，提供更純凈的音頻體驗。

寬電源電壓范圍和低靜態(tài)電流

可在 2.5V 至 5.5V 的單電源下工作，靜態(tài)電流僅為 3.5mA，適用于各種電源系統(tǒng)。

節(jié)省空間的封裝形式

提供 12 凸點 UCSP（1.5mm x 2mm）和 12 引腳薄 QFN（3mm x 3mm x 0.8mm）兩種封裝，滿足不同的空間要求。

電氣特性

MAX9724C/MAX9724D在不同的電源電壓和負(fù)載條件下都表現(xiàn)出了良好的電氣性能。例如，在 5V 電源電壓下，每個通道可向 32Ω 負(fù)載提供高達(dá) 60mW 的功率，THD+N 低至 0.02%。在關(guān)機(jī)模式下，電流僅為 0.1μA 至 1μA。同時，它還具有較高的輸入阻抗和較低的輸出失調(diào)電壓，確保了音頻信號的準(zhǔn)確放大。

典型應(yīng)用特性

通過一系列的典型應(yīng)用特性曲線，我們可以更直觀地了解MAX9724C/MAX9724D的性能。例如，總諧波失真加噪聲（THD+N）與輸出功率和頻率的關(guān)系曲線，展示了在不同條件下的失真情況。輸出功率與電源電壓和負(fù)載電阻的關(guān)系曲線，則幫助我們選擇合適的電源和負(fù)載，以實現(xiàn)最佳的性能。

詳細(xì)工作原理

DirectDrive架構(gòu)

傳統(tǒng)的單電源耳機(jī)放大器輸出通常偏置在一個標(biāo)稱直流電壓（通常為電源電壓的一半），需要大型耦合電容來阻斷直流偏置。而MAX9724C/MAX9724D的DirectDrive架構(gòu)利用電荷泵產(chǎn)生內(nèi)部負(fù)電源電壓，使輸出偏置在接地，無需大型直流阻斷電容。這種架構(gòu)不僅節(jié)省了空間和成本，還提高了頻率響應(yīng)。

電荷泵

電荷泵用于將正電源（VDD）反相，產(chǎn)生負(fù)電源（PVSS）。其 270kHz 的開關(guān)頻率遠(yuǎn)高于音頻范圍，不會干擾音頻信號。開關(guān)驅(qū)動器采用受控開關(guān)速度，可最大限度地減少開關(guān)瞬態(tài)產(chǎn)生的噪聲。

射頻敏感度

現(xiàn)代音頻系統(tǒng)容易受到無線網(wǎng)絡(luò)和蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)等射頻輻射的影響。MAX9724C/MAX9724D通過拒絕射頻噪聲并防止其耦合到音頻頻段，有效解決了射頻敏感度問題。與未優(yōu)化的放大器相比，在不同的射頻載波頻率下，MAX9724C/MAX9724D的輸出信號幅度明顯降低，表現(xiàn)出了更好的抗干擾能力。

咔嗒聲和噗噗聲抑制

傳統(tǒng)單電源音頻放大器中的輸出耦合電容是產(chǎn)生咔嗒聲和噗噗聲的主要原因。由于MAX9724C/MAX9724D無需輸出耦合電容，因此避免了這個問題。此外，它還具有廣泛的咔嗒聲和噗噗聲抑制功能，可消除設(shè)備內(nèi)部的任何可聽瞬態(tài)源。

關(guān)機(jī)功能

MAX9724C/MAX9724D具有低功耗關(guān)機(jī)模式，通過將 SHDN 引腳置低可禁用放大器和電荷泵，降低靜態(tài)電流消耗，延長電池壽命。

應(yīng)用信息

功率耗散

在正常工作條件下，線性功率放大器會消耗大量功率。MAX9724C/MAX9724D的功率耗散主要來自電荷泵和兩個輸出放大器。如果應(yīng)用中的功率耗散超過特定封裝的最大允許值，可以通過降低 VDD、增加負(fù)載阻抗、降低環(huán)境溫度或添加散熱片等方式來解決。

輸出動態(tài)范圍

動態(tài)范圍是系統(tǒng)噪聲底限與 1% THD+N 時輸出電平之間的差值。在設(shè)置最大輸出增益之前，需要確定系統(tǒng)的動態(tài)范圍，以避免輸出信號超出系統(tǒng)的動態(tài)范圍而導(dǎo)致削波。

最大輸出擺幅

當(dāng)電源電壓小于 4.35V 且輸出負(fù)載阻抗大于 1kΩ 時，MAX9724C/MAX9724D的輸出擺幅可接近電源軌。當(dāng)電源電壓大于 4.35V 時，內(nèi)部器件結(jié)構(gòu)會限制最大電壓擺幅，輸出峰值電壓不得超過相反電源電壓 9V。

欠壓鎖定（UVLO）

UVLO 功能可防止在電源電壓低于 2.5V 時設(shè)備工作，確保在欠壓條件下的正常運(yùn)行，并防止電池深度放電。

元件選擇

• 輸入耦合電容：與輸入電阻一起構(gòu)成高通濾波器，去除輸入信號的直流偏置。應(yīng)選擇具有低電壓系數(shù)的電介質(zhì)電容，如鉭或鋁電解電容。
• 電荷泵電容：建議使用具有低 ESR 的陶瓷電容，如 X7R 電介質(zhì)電容，以獲得最佳性能。
• 電源旁路電容：應(yīng)將其放置在盡可能靠近 MAX9724C/MAX9724D 的位置，以降低電源輸出阻抗，減少電荷泵開關(guān)瞬態(tài)的影響。

放大器增益

MAX9724D的增益內(nèi)部設(shè)置為 -1.5V/V，減少了外部元件數(shù)量。MAX9724C的增益可通過外部電阻設(shè)置，選擇反饋電阻值時應(yīng)在幾十 kΩ 范圍內(nèi)，以避免功耗過大和輸出阻抗下降。

線路輸出放大器和濾波器模塊

MAX9724C可用作音頻線路驅(qū)動器，能夠在單 5V 電源下向 10kΩ 負(fù)載提供 2VRMS 的輸出。這對于簡化電源設(shè)計和滿足音頻系統(tǒng)輸出電平要求具有重要意義。

布局和接地

正確的布局和接地對于實現(xiàn)最佳性能至關(guān)重要。應(yīng)將 PGND 和 SGND 在 PCB 上的單點連接，將 PVSS 連接到 SVSS 并通過 1μF 電容旁路。電源旁路電容和電荷泵保持電容應(yīng)盡可能靠近 MAX9724C/MAX9724D。同時，應(yīng)將 PGND 和所有攜帶開關(guān)瞬態(tài)的走線遠(yuǎn)離 SGND 和音頻信號路徑。

總結(jié)

MAX9724C/MAX9724D立體聲耳機(jī)放大器以其獨特的DirectDrive架構(gòu)、卓越的射頻噪聲抑制能力、低功耗關(guān)機(jī)模式和集成的咔嗒聲和噗噗聲抑制功能，為便攜式設(shè)備的音頻設(shè)計提供了一個高性能、節(jié)省空間的解決方案。在實際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求選擇合適的增益設(shè)置、元件參數(shù)和布局方式，以實現(xiàn)最佳的音頻性能。大家在使用這款放大器的過程中，有沒有遇到什么有趣的問題或者獨特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享。