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具有关闭功能的超小音频功率放大器及其应用
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Mini Audio Amplifier with Shut down Function and
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■潍坊学院信息与控制工程系 王瑞兰
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概述
MAX4366/MAX4367/MAX4368是应用于内部含有扬声器和录音头的设备中的并联音频功率放大器。能够给32 负载提供330mW的功率，给16
的负载提供200mW的功率。采用5V的单电源供电，其输出的总谐波失真和噪声失真为1%。
MAX4366/MAX4367/MAX4368可以采用单端输出方式，也可以采用双端并联输出方式。并联双端输出时，输出端不接输出耦合电容，并且要求尽量减少外接元器件的数目。MAX4366/MAX4367/MAX4368还具有低功率关断模式、不能自动上电和断电、内部含有直流偏置的特点。MAX4366是单位增益稳定，可编程增益的放大器；而MAX4367/MAX4368，其内部预置增益分别为2V/V和3V/V。所有器件都采用八管脚SOT23，QFN和
MAX的封装形式。
主要特性
32 负载的驱动功率为330mW，16 负载的驱动功率为200mW；
在信号频率为1kHz（32 负载功率为120mW）时，其总谐波失真和噪声失真为0.02%；
内部具有并联输出结构；
没有输出耦合电容；
2.3V-5.5V的单电源供电；
2mA的电源电流；
低功率关闭模式；
不能自动上电和断电；
有过热和过负荷保护。
基本原理
MAX4366/MAX4367/MAX4368是由两个高输出电流的运算放大器组成的，当负载连接在这两个运算放大器的输出端时，这种电路结构为并联双端输出（BTL）；当负载一端连接在一个运算放大器的输出端，负载另一端接地时，这种电路结构为单端输出。将输入运算放大器的闭环增益设置为器件的单端输出增益。第一个放大器的输出作为第二个放大器的输入，第二个放大器看作是倒相单位增益跟随器。因此，MAX4366/MAX4367/MAX4368有两个幅度相等，相位相差180o的输出信号。
偏置电路
MAX4366/MAX4367/MAX4368内部与地之间的共模偏置基准电压为Vcc/2。BIAS不仅要抑制干扰信号，而且还要给音频信号提供直流偏置。BIAS联接到内部两个放大器的同相输入端，以提供合适的偏置信号。
关闭方式
MAX4366/MAX4367/MAX4368具有35 A、低功率关闭方式，可减小静态电流损耗，延长电池的使用寿命。同步SHDN端能关闭其偏置电路,驱动OUT+、OUT-和BIAS端。一般情况下，只需将SHDN端与GND相连。
并联双端输出负载
MAX4366/MAX4367/MAX4368设计成差动输出驱动负载（BTL）结构，如图2所示。这种结构优越于单端输出结构，在同样输入的条件下，负载的差动输出电压是单端输出电压的两倍。该器件的差动增益是输入放大器的闭环增益的两倍。MAX4366的有效增益为：
A_{VD}=2 {R_{F}}\over{R_{IN}}
而MAX4367/MAX4368的有效增益分别为２V/V和３V/V。MAX4366/MAX4367/MAX4368输出电压和输出功率分别通过下列两式计算：
V_{RMS}={V_{OUT(P-P}}\over{2\sqrt{2}}
P_{OUT}={V_{RMS}}\over{R_{L}}
单端输出结构
MAX4366/MAX4367/MAX4368也可以设计成单端输出放大器，如图3所示，负载与器件之间必须有电容耦合。在单端输出方式时，该器件的增益是BTL结构的二分之一，其功率将减小为BTL结构的四分之一。
元器件的选择
1.设置增益的电阻的选择
MAX4366的增益需由外接反馈元件来确定，如图4所示为的典型应用电路。并联双端输出时，输入放大器的增益由下式确定：
单端输出时的增益是双端输出时的一半。选择RF的范围为10k -50k 。MAX4367/MAX4368的增益已由内部设置，如图5所示为的典型应用电路。
2.输入滤波电容的选择
输入电容CIN与RIN连接组成一个高通滤波电路，将输入信号中的直流信号滤掉。交流耦合电容保证放大器的直流偏置信号为最佳状态。假设电源阻抗忽略不计，则高通滤波电路-3dB频率为：
f_{-3dB}={1}\over{2 R_{IN}C_{IN}}
RIN的选择参考设置增益时电阻的选择。电容CIN 的选择要使其f_3dB低于其有效输入信号的最低频率值，f_3dB设置得过高，将会影响到系统对低频信号的响应。
3.偏置旁路电容的选择
在共模偏置点处的偏置旁路电容CBIAS减小了电源的噪声，改善了电源的抑制比和总谐波失真。CBIAS通过内部25k 电阻馈电，并且控制共模偏置电压启动时上升和关闭时下降的速率。为了得到最佳的静态噪声抑制比，应使输入电容CIN在CBIAS之前充电完毕。这时CBIAS的值由下式确定：
C_{BIAS}≤10[{C_{IN}R_{IN}}\over{25k }]
4. 输出耦合电容的选择
MAX4366/MAX4367/MAX4368只有在单端输出时需要输出耦合电容，输出电容将输出的直流信号隔断，阻止直流电流通过负载。输出电容和负载组成的高通滤波电路的-3dB频率为：
f_{-3dB}={1}\over{2 R_{L}C_{OUT}}
选择的输出电容应使f-3dB低于输入信号的最低频率，f-3dB设置得过高将影响系统的低频响应。选择COUT时，除了考虑噪声抑制和通频带这两个因素外，另一个关心的就是负载的阻抗。负载阻抗的变化将会影响到输出滤波电路的-3dB频率。负载阻抗降低时，将会提高半功率点频率，降低低频响应。
结束语
具有关闭功能的330mW超小音频功率放大器可以广泛应用于蜂窝电话、双向无线电设备、掌上电脑、头戴耳机、通用音响等设备。
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