SGM4917：高性能立體聲耳機(jī)放大器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
SGM4917：高性能立體聲耳機(jī)放大器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
在便攜式音頻設(shè)備的設(shè)計(jì)中，耳機(jī)放大器是至關(guān)重要的組件，它直接影響著音頻的質(zhì)量和設(shè)備的整體性能。SGM4917作為一款專(zhuān)為便攜式應(yīng)用設(shè)計(jì)的立體聲耳機(jī)放大器，具有諸多出色的特性，下面我們就來(lái)詳細(xì)了解一下。
文件下載：SGM4917.pdf
一、產(chǎn)品概述
SGM4917是一款立體聲耳機(jī)放大器，適用于便攜式應(yīng)用，可在2.7V至5.5V的單電源下工作。其采用無(wú)電容設(shè)計(jì)，可從單電源產(chǎn)生接地參考輸出，消除了輸出直流阻隔電容，從而降低了組件高度和成本。
型號(hào)差異
- SGM4917A：增益可通過(guò)外部反饋電阻進(jìn)行調(diào)整，為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。
- SGM4917B：內(nèi)部增益設(shè)置為 -2V/V，進(jìn)一步減少了組件數(shù)量，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。
性能特性
- 低靜態(tài)電流：在5V電源下，靜態(tài)電流僅為2.7mA，有助于延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。
- 低失真和噪聲：總諧波失真加噪聲（THD+N）低至0.02%（f = 1kHz），確保了高質(zhì)量的音頻輸出。
- 高電源抑制比：在217Hz時(shí)，電源抑制比（PSRR）高達(dá) -78dB，可有效減少電源噪聲的影響，使設(shè)備能在嘈雜的數(shù)字電源下正常工作，無(wú)需額外的線性穩(wěn)壓器。
- 保護(hù)功能：具備短路和熱過(guò)載保護(hù)功能，以及欠壓鎖定功能，提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。
- 關(guān)機(jī)控制：內(nèi)置關(guān)機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)無(wú)“噗噗”聲和“咔嗒”聲的開(kāi)關(guān)控制。
- 寬工作溫度范圍：可在 -40℃至 +85℃的環(huán)境溫度下正常工作。
- 環(huán)保封裝：采用綠色TQFN - 3×3 - 16L封裝，符合環(huán)保要求。
二、引腳配置與描述
| SGM4917采用TQFN - 3×3 - 16L封裝，各引腳功能如下： | PIN | NAME | DESCRIPTION |
|---|---|---|---|
| 1 | PV DD | 電荷泵電源，為電荷泵逆變器、電荷泵邏輯和振蕩器供電，需連接到正電源（2.7V至5.5V），并通過(guò)1μF電容盡可能靠近引腳旁路到PGND。 | |
| 2 | C1P | 飛跨電容的正端，需連接一個(gè)1μF電容到C1N。 | |
| 3 | PGND | 電源地，連接到地。 | |
| 4 | C1N | 飛跨電容的負(fù)端，需連接一個(gè)1μF電容到C1P。 | |
| 5 | PV SS | 電荷泵輸出，連接到SV SS 。 | |
| 6 | SGND | 信號(hào)地，連接到地。 | |
| 7 | INR+ | 右聲道音頻非反相輸入。 | |
| 8 | INR- | 右聲道音頻反相輸入。 | |
| 9, 13 | SV DD | 放大器正電源，連接到正電源（2.7V至5.5V），并通過(guò)1μF電容盡可能靠近引腳旁路到SGND。 | |
| 10 | OUTR | 右聲道輸出。 | |
| 11 | SV SS | 放大器負(fù)電源，連接到PV SS 。 | |
| 12 | OUTL | 左聲道輸出。 | |
| 14 | INL- | 左聲道音頻反相輸入。 | |
| 15 | INL+ | 左聲道音頻非反相輸入。 | |
| 16 | SHDN | 低電平有效關(guān)機(jī)輸入。 | |
| Pad Exposed | - | 外露焊盤(pán)，可連接到地或浮空。 |
三、電氣特性
| 在典型工作條件下（ (P V{D D}=S V{D D}=5 V) ， (PGND = SGND =0 V) ， (overline{SHDN}=SV{DD}) ， (C 1=C 2=1 mu F) ， (R{L}=infty) ， (T_{A}=+25^{circ} C) ），SGM4917的電氣特性如下： | PARAMETER | SYMBOL | CONDITIONS | MIN | TYP | MAX | UNITS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 電源電壓范圍 | VoD | 2.7 | 5.5 | V | |||
| 靜態(tài)電源電流 | loo | 2.7 | 3.7 | mA | |||
| 關(guān)機(jī)電源電流 | ISHDN | SHDN=SGND=PGND | 0.01 | 8 | uA | ||
| SHDN輸入邏輯高 | VIH | 1.2 | V | ||||
| SHDN輸入邏輯低 | VIL | 0.4 | V | ||||
| SHDN到全工作時(shí)間 | tSON | 3.2 | ms | ||||
| 電壓增益 | Av | SGM4917B | -2.12 | -2 | -1.88 | V/V | |
| 增益匹配 | AAv | SGM4917B，左右聲道之間 | 0.2 | % | |||
| 輸出失調(diào)電壓 | Vos | IN+和IN - 之間，輸入交流耦合到地（SGM4917A） | -5.5 | 1.1 | 5.5 | mV | |
| 輸入阻抗 | RIN | SGM4917B，在INL和INR測(cè)量 | 12.5 | 14.6 | 17 | kΩ | |
| 共模抑制比 | CMRR | 輸入?yún)⒖?，SGM4917A | -70 | dB | |||
| 電源抑制比 | PSRR | f = 217Hz，VRIPPLE = 200mVP | -78 | dB | |||
| f = 10kHz，VRIPPLE = 200mVpp | -70 | dB | |||||
| 輸出功率 | PoUT | R = 32Ω，THD+N = 0.1% | 80 | mW | |||
| 關(guān)機(jī)時(shí)輸出阻抗 | 2 | kΩ | |||||
| 總諧波失真加噪聲 | THD+N | R = 32Ω，Pour = 55mW，f = 1kHz | 0.02 | % | |||
| 信噪比 | SNR | R = 32Ω，Pour = 20mW，BW < 20kHz | 100 | dB | |||
| 電容驅(qū)動(dòng)能力 | CL | 無(wú)持續(xù)振蕩 | 200 | pF | |||
| 電荷泵振蕩器頻率 | fosc | 200 | 350 | 500 | kHz | ||
| 串?dāng)_ | R = 32Ω，VIN = 200mVpp，f = 10kHz Ay = -1V/V | 90 | dB | ||||
| 熱關(guān)斷閾值 | 137 | ℃ | |||||
| 熱關(guān)斷遲滯 | 11 | ℃ |
四、典型性能特性
1. THD+N與輸出功率關(guān)系
不同電源電壓下，THD+N隨輸出功率的變化曲線展示了SGM4917在不同輸出功率下的失真情況。在較低的輸出功率下，THD+N保持在較低水平，隨著輸出功率的增加，失真會(huì)逐漸增大。
2. 功率耗散與輸出功率關(guān)系
功率耗散與輸出功率的關(guān)系曲線反映了放大器在不同輸出功率下的功耗情況。工程師可以根據(jù)這個(gè)曲線來(lái)評(píng)估設(shè)備的散熱需求，確保設(shè)備在正常工作溫度范圍內(nèi)。
3. 輸出功率與電源電壓關(guān)系
輸出功率與電源電壓的關(guān)系曲線顯示了在不同電源電壓下，放大器的輸出功率變化情況。在一定范圍內(nèi)，隨著電源電壓的升高，輸出功率也會(huì)相應(yīng)增加。
4. 串?dāng)_與頻率關(guān)系
串?dāng)_與頻率的關(guān)系曲線表明了左右聲道之間的串?dāng)_情況隨頻率的變化。在低頻段，串?dāng)_較小，隨著頻率的升高，串?dāng)_會(huì)逐漸增大。
5. THD+N與頻率關(guān)系
THD+N與頻率的關(guān)系曲線展示了在不同頻率下，放大器的失真情況。在音頻范圍內(nèi)，THD+N保持在較低水平，確保了音頻的高質(zhì)量輸出。
6. 電源抑制比與頻率關(guān)系
電源抑制比與頻率的關(guān)系曲線顯示了放大器對(duì)電源噪聲的抑制能力隨頻率的變化。在低頻段，電源抑制比較高，能夠有效減少電源噪聲的影響。
7. 電源抑制比與電源電壓關(guān)系
電源抑制比與電源電壓的關(guān)系曲線反映了在不同電源電壓下，放大器對(duì)電源噪聲的抑制能力。
8. 開(kāi)啟時(shí)間與電源電壓關(guān)系
開(kāi)啟時(shí)間與電源電壓的關(guān)系曲線展示了放大器從關(guān)機(jī)狀態(tài)到正常工作狀態(tài)所需的時(shí)間隨電源電壓的變化。
五、典型應(yīng)用電路
SGM4917提供了多種典型應(yīng)用電路，包括差分輸入和單端輸入兩種方式，適用于不同的設(shè)計(jì)需求。
1. SGM4917A應(yīng)用電路
- 差分輸入：通過(guò)外部反饋電阻可以靈活調(diào)整增益，適用于對(duì)增益要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。
- 單端輸入：電路相對(duì)簡(jiǎn)單，適用于對(duì)電路復(fù)雜度要求較低的應(yīng)用。
2. SGM4917B應(yīng)用電路
- 差分輸入：內(nèi)部固定增益為 -2V/V，減少了外部組件數(shù)量，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。
- 單端輸入：同樣具有簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)成本和空間要求較高的應(yīng)用。
六、封裝與訂購(gòu)信息
| SGM4917采用TQFN - 3×3 - 16L封裝，提供了詳細(xì)的封裝尺寸和引腳信息。同時(shí)，還提供了不同型號(hào)的訂購(gòu)信息，方便工程師進(jìn)行選擇。 | MODEL | GAIN (V/V) | PACKAGE DESCRIPTION | SPECIFIED TEMPERATURE RANGE | ORDERING NUMBER | PACKAGE MARKING | PACKING OPTION |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SGM4917A | ADJ | TQFN - 3×3 - 16L | -40 ℃ to +85 ℃ | SGM4917AYTQ16G/TR | 4917AQ XXXXX | Tape and Reel, 3000 | |
| SGM4917B | -2 | TQFN - 3×3 - 16L | -40 ℃ to +85 ℃ | SGM4917BYTQ16G/TR | 4917BQ XXXXX | Tape and Reel, 3000 |
七、總結(jié)
SGM4917作為一款高性能的立體聲耳機(jī)放大器，具有低功耗、低失真、高電源抑制比等優(yōu)點(diǎn)，適用于智能手機(jī)、便攜式音頻設(shè)備、筆記本電腦、PDA等多種便攜式應(yīng)用。其無(wú)電容設(shè)計(jì)和豐富的保護(hù)功能，為工程師提供了便捷的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)也提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)和應(yīng)用電路，以實(shí)現(xiàn)最佳的音頻性能。
各位工程師朋友們，在你們的設(shè)計(jì)中是否遇到過(guò)類(lèi)似的耳機(jī)放大器選擇問(wèn)題呢？你們更看重放大器的哪些性能指標(biāo)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)留言分享你們的經(jīng)驗(yàn)和想法。
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