MAX9879：高效立體聲D類音頻子系統(tǒng)的卓越之選

在當(dāng)今的音頻設(shè)備領(lǐng)域，對(duì)于高性能、小尺寸且低功耗音頻解決方案的需求與日俱增。Maxim Integrated推出的MAX9879立體聲D類音頻子系統(tǒng)，憑借其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和出色的性能，成為了眾多便攜式設(shè)備的理想選擇。下面，我們就來詳細(xì)了解一下這款產(chǎn)品。

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產(chǎn)品概述

MAX9879將高效立體聲D類音頻功率放大器與立體聲無電容DirectDrive?耳機(jī)放大器完美結(jié)合。其無濾波器D類放大器采用有源發(fā)射限制技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)D類效率的同時(shí)，還能達(dá)到AB類的性能表現(xiàn)。

功率與效率表現(xiàn)

在電源電壓為3.7V、負(fù)載為8Ω的條件下，D類功率放大器能夠輸出高達(dá)715mW的功率，效率達(dá)到88%，這對(duì)于延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間非常有幫助。而耳機(jī)放大器在同樣3.7V電源、16Ω負(fù)載時(shí)，可輸出高達(dá)58mW的功率。

獨(dú)特架構(gòu)優(yōu)勢(shì)

DirectDrive架構(gòu)通過單電源產(chǎn)生接地參考輸出，無需使用大型直流阻隔電容，不僅節(jié)省了成本和空間，還降低了組件高度。

豐富功能特性

該設(shè)備采用用戶自定義輸入架構(gòu)、三種前置放大器增益設(shè)置、輸入混音器、音量控制、全面的咔嗒聲和爆音抑制以及I2C控制。此外，旁路模式功能可禁用集成D類放大器，并利用內(nèi)部雙刀雙擲（DPST）開關(guān)，允許外部放大器驅(qū)動(dòng)連接在MAX9879輸出端的揚(yáng)聲器。

技術(shù)亮點(diǎn)剖析

低EMI設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)D類放大器由于上升和下降沿過渡的高dV/dt，會(huì)導(dǎo)致電磁干擾（EMI）增加，通常需要外部LC濾波器或屏蔽來滿足EMI法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。而MAX9879的無濾波器調(diào)制方案結(jié)合有源發(fā)射限制電路和擴(kuò)頻調(diào)制，大大降低了EMI，同時(shí)還無需傳統(tǒng)D類設(shè)備所需的輸出濾波，在提高效率的同時(shí)，減少了外部元件的使用。

電流限制保護(hù)

揚(yáng)聲器放大器的輸出電流超過電流限制（典型值為1.5A）時(shí)，MAX9879會(huì)自動(dòng)禁用輸出約250μs，之后再重新啟用。如果故障條件仍然存在，設(shè)備會(huì)繼續(xù)進(jìn)行禁用和重新啟用操作，直到故障排除。耳機(jī)放大器的電流則限制在140mA（典型值），當(dāng)超過最大電流時(shí)，輸出電流會(huì)被鉗位，表現(xiàn)為削波現(xiàn)象。

旁路模式優(yōu)勢(shì)

集成的DPST模擬音頻開關(guān)可使MAX9879的D類放大器被旁路。在旁路模式下，D類放大器自動(dòng)禁用，外部放大器可通過RXIN+和RXIN-驅(qū)動(dòng)連接在OUTL+和OUTL-之間的揚(yáng)聲器。與分立解決方案不同，該開關(guān)設(shè)計(jì)減少了D類開關(guān)噪聲對(duì)RXIN_輸入的耦合，無需使用昂貴的T開關(guān)。

低噪聲電荷泵

MAX9879的耳機(jī)放大器采用低噪聲電荷泵，其開關(guān)頻率是D類開關(guān)頻率的1/2，且由于D類放大器工作在擴(kuò)頻模式，電荷泵也采用擴(kuò)頻模式進(jìn)行開關(guān)操作。標(biāo)稱開關(guān)頻率遠(yuǎn)高于音頻范圍，不會(huì)干擾音頻信號(hào)。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具有受控的開關(guān)速度，可最大限度地減少開關(guān)瞬變產(chǎn)生的噪聲。

電氣特性詳解

電源與靜態(tài)電流

模擬電源電壓范圍為2.7V至5.5V，數(shù)字電源電壓范圍為1.7V至3.6V。在不同工作模式下，靜態(tài)電流有所不同，例如在耳機(jī)模式下，典型靜態(tài)電流為5.6mA，而在立體聲揚(yáng)聲器 + 耳機(jī)模式下，典型靜態(tài)電流為13.2mA。

放大器性能

揚(yáng)聲器放大器在THD+N ≤ 1%、負(fù)載為8Ω、電源電壓為3.7V時(shí)，輸出功率可達(dá)715mW，總諧波失真 + 噪聲（THD+N）在1kHz、輸出功率為350mW時(shí)低至0.04%。耳機(jī)放大器在負(fù)載為16Ω時(shí)，輸出功率可達(dá)58mW，THD+N在負(fù)載為32Ω、輸出功率為10mW、1kHz時(shí)低至0.018%。

音量控制與靜音

MAX9879具有三個(gè)音量控制寄存器，可獨(dú)立控制揚(yáng)聲器和耳機(jī)放大器的輸出音量。每個(gè)音量控制寄存器提供31個(gè)衰減步驟，總衰減范圍為0dB至 -75dB（典型值），并具備靜音功能。

I2C接口

該設(shè)備采用I2C/SMBus?兼容的2線串行接口，時(shí)鐘速率最高可達(dá)400kHz，方便與主控設(shè)備進(jìn)行通信。

應(yīng)用指南

組件選擇

在組件選擇方面，對(duì)于輸入電容，應(yīng)選擇具有低電壓系數(shù)電介質(zhì)的電容，如鉭或鋁電解電容，以避免低頻失真。電荷泵電容應(yīng)選擇ESR小于100mΩ的電容，以實(shí)現(xiàn)最佳性能。

布局與接地

正確的布局和接地對(duì)于實(shí)現(xiàn)最佳性能至關(guān)重要。應(yīng)使用寬走線來連接電源輸入和放大器輸出，以減少寄生電阻帶來的損耗。PGND和GND應(yīng)在印刷電路板（PCB）上的單點(diǎn)連接，所有攜帶開關(guān)瞬變的走線應(yīng)遠(yuǎn)離GND和音頻信號(hào)路徑中的走線和組件。

RF抗擾度

由于GSM無線電采用時(shí)分多址（TDMA）以217Hz間隔進(jìn)行傳輸，會(huì)產(chǎn)生在217Hz處具有強(qiáng)幅度調(diào)制的RF信號(hào)，容易被音頻放大器解調(diào)。不過，MAX9879對(duì)這種干擾的敏感度較低，產(chǎn)生的噪聲遠(yuǎn)低于典型耳機(jī)的聽覺閾值。在RF應(yīng)用中，合理的布局和組件選擇可以進(jìn)一步降低其對(duì)RF噪聲的敏感度。

總結(jié)

MAX9879以其高效的功率輸出、低EMI設(shè)計(jì)、豐富的功能特性和出色的電氣性能，為便攜式音頻設(shè)備提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。無論是手機(jī)、便攜式多媒體播放器還是其他音頻設(shè)備，MAX9879都能滿足其對(duì)音質(zhì)和功耗的需求。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)音頻系統(tǒng)時(shí)，不妨考慮一下這款高性能的音頻子系統(tǒng)，相信它會(huì)給你的設(shè)計(jì)帶來意想不到的效果。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似音頻子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。