导言
MAXIM公司的D类数字音频扩大器MAX9700与线性音频扩大器（如A类、B类和AB类）比较，在成效上有适当的优势。关于线性扩大器（如AB类）来说，偏置元件和输出晶体管的线性作业方法会损耗许多功率。而MAX9700的晶体管仅仅作为开关运用，首要用来操控流过负载的电流方向，所以，其输出级的功耗极低。MAX9700单声道D类数字音频功率扩大器具有AB类扩大器的功用和D类扩大器的功率，并可节约板上空间，大幅下降许多便携式／紧凑型运用的本钱，一起可延长电池寿数。因为选用D类结构。MAX9700可为8 Ω负载供给1.2 W功率，功率高达90％以上。而具有专利的低EMI调制计划则可省去传统D类计划中的输出滤波器。
1、 MAX9700的首要功用特色
MAX9700供给有固定频率（FFM）方法和扩频方法两种调制计划，扩频方法可下降EMI辐射。此外，MAX9700中的振荡器还可经过SYNC输入同步到一个外部时钟，并且答运用户界说开关频率。其SYNC输入则答应多个MAX9700级联并确定频率，故可下降时钟互调制所构成的搅扰。MAX9700具有全差分结构、全桥输出以及全面的杂音按捺功用。因为其增益可由内部设定（MAX9700A：6 dB，MAX9700B：12 dB，MAX9700C：15.6 dB，MAX9700D：20 dB），因而进一步减少了外部元件的数目。
MAX9700具有72dB的高PSRR、0.01％的低THD+N及90dB以上的SNR。短路和热过载维护功用可避免电路发生毛病时损坏器材。MAX9700作业于-40℃～+85℃温度规模内，具有10引脚TDFN封装、10引脚μMAX？或12焊球UCSPTM封装方法。其管脚摆放如图1所示。
MAX9700的要害特性如下：
◇无滤波扩大器，契合FCC辐射规范，契合100 mm电缆传输规范；
◇具有共同的扩频方法，与传统计划比较，其辐射功用可改进5 dB；
◇可选外部SYNC输入；
◇简略的主从装备，适宜立体声操作；
◇可到达94％的功率；
◇可为8 Ω负载供给1.2 W功率；
◇具有0.01％低THD+N和较高的PSRR （217Hz时72 dB）
◇有集成的杂音按捺功用；
◇静态电流低（4mA）；
◇低功耗关断方法（0.1μA）；
◇具有短路和过热维护功用；
◇选用热效应好、节约空间的封装方法。
2、 MAX9700的调制方法
MAX9700有两种调制方法：一是固定频率调制（FFM）方法；二是扩谱调制（SSM）方法。FFM方法下，锯齿波的周期坚持不变，这一点和传统的PWM计划相同；扩谱调制方法下，锯齿波的周期会逐周发生改动（改动规模达±10％）。
扩谱调制方法下，其周期的逐周期改动可下降基波频率下（fo±10％）的频谱能量，一起可扩展特定带宽（nfo+10％，n为正整数）内的谐波重量。这样，许多的频谱能量就不是会集在开关频率的各倍频处，而是在一个随频率而添加的带宽内展宽。当频率超越数兆赫兹后，宽带频谱看起来就像是白噪声，因而可到达下降EMI之意图。在FFM方法下，能量包含在较窄的频带内，并具有较高的峰值。而在扩谱调制方法下，其能量包含在较宽的频带内，这样能够下降峰值能量。 2.1免滤波器调制方法
传统D类扩大器的一个首要缺陷便是它需求外部LC滤波器。这不只添加了计划总本钱和电路板空间，也或许因滤波元件的非线性而引进额定失真。而MAX9700选用了先进的“免滤波器”调制计划，然后可省掉（至少能够最大极限地下降）外部滤波器的要求。
图2给出了MAX9700免滤波器调制拓扑的功用图。该方法与传统的PWM型BTL扩大器不同，它的每个半桥都有自己专用的比较器，然后可独立操控每个输出。调制器由差分音频信号和高频锯齿波驱动。当两个比较器输出均为低电平时，MAX9700的每个输出均为高。与此一起，或非门的输出也变为高电平，但这样会因为RON和CON组成的RC电路而发生必定的延时。一旦或非门延时输出超越特定门限，开关SW1和SW2即会闭合。这将使OUT+和OUT-变为低，并坚持到下个采样周期的开端。这种规划使得两个输出一起注册的时刻（tON（MIN））最短，详细时刻可由RON和CON的值决议。当输入为零时，两个输出同相并具有tON（MIN）的脉冲宽度。跟着音频输入信号的添加或减小，其间一个比较器会在另一个之前先翻转。这种作业特性外加最短时刻导通电路的效果，将促进一个输出改动其脉冲宽度，另一个输出的脉冲宽度坚持为tON（MIN）。这种方法意味着每个输出的平均值都包含输出音频信号的半波整流成果。尔后，对两路输出的平均值进行差值运算，便可得到完好的输出音频波形。图3所示是这种调制方法下的信号波形图。
因为MAX9700的输出端在空闲时为同相信号，所以负载两头没有差分电压，然后最大极限下降了静态功耗，并且无需外部滤波器。Maxim的免滤波器D类扩大器从输出中提取音频信号时，并不依托外部LC滤波器，而是依托扬声器负载固有的电感以及人耳的听觉特性来康复音频信号。扬声器电阻（RE）和电感（LE）将构成一个1阶低通滤波器。
关于大多数扬声器而言，这个1阶滚降足以康复音频信号，并可避免在扬声器电阻上耗散过多高频开关能量。即便依然存在剩余开关能量使扬声器组件发生运动，这些频率也无法被人耳听到或影响听觉感触。但应留意：运用免滤波器MAX9700时，为取得最大输出功率，扬声器负载应确保在扩大器开关频率下仍为理性负载。
2.2使EMI最小化的扩谱调制方法
免滤波器作业方法的一个首要缺陷是或许经过扬声器电缆辐射EMI。因为MAX9700的输出波形为高频方波，并具有峻峭的过渡边缘，因而，输出频谱会在开关频率及开关频率的倍频处包含许多频谱能量。这样，如果在紧靠器材的方位没有装置外部输出滤波器的话，这些高频能量就会经过扬声器电缆辐射出去。而MAX9700则选用享有专利的扩谱调制计划，来协助缓解或许的EMI问题。
经过颤动或随机化MAX9700的开关频率可完成扩谱调制。实践开关频率相关于标称开关频率的改动规模可到达±10％。尽管开关波形的各个周期会随机改动，但占空比不受影响，因而，输出波形能够保存音频信息。扩谱调制能有用展宽输出信号的频谱能量，而不是使频谱能量会集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，仅仅从头散布在更宽的频带内。这样就下降了输出端的高频能量峰，然后将扬声器电缆辐射EMI降至最少。尽管有些频谱噪声也或许由扩谱调制引进音频带宽内，但这些噪声可被反应环路的噪声整形功用按捺。
3、运用规划
3.1扩大器差分输入
MAX9700的单端差动输入结构可供给超越单端输入扩大器抗扰的才能，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扩大器的输入盯梢检出，共模噪音信号呈现在扩大器的输入端。微分输入扩大器则可经过扩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
经过图4所示电路可使MAX9700构成单端输入扩大器。其输入端IN+使用电容器耦合，输入端IN则经过电容器接地。
3.3立体声装备
经过两个MAX9700构成立体声扩大器的电路装备如图5所示。其间U1为主扩大器，将其驱动输出端OUT-接从扩大器U2的同步输入端可同步两个MAX9700的开关频率，确保两个MAX9700在音频规模内没有差拍频率发生。该扩大器具有杰出的THD+N特性，并且没有串音搅扰。
3.4带音量操控的音频扩大器
MAX9700很简单完成单端驱动，但在差分输入阻抗不平衡时，要考虑调理问题，传统的音量调理方法因为音量调理电位器在上电时或许遭到搅扰而发生“嘎嘎”声，这种“嘎嘎”声尽管在音量最大或最小时不显着，但在其他情况下，这种声响都比较显着。处理的一个方法便是选用图6电路。该电路将电位器接在差分输人端，上电时经过RC网络一起对两个输入端发生影响，然后改进了瞬态功用，消除上电时的“嘎嘎”声。
4、 D类扩大器的散热规划
4.1 PCB的散热
对底部有暴露焊盘的TQFN封装来说，PCB及其敷铜层是D类扩大器首要的散热途径。将D类扩大器贴装到常见的PCB，最好依据以下准则：将暴露焊盘焊接到大面积敷铜块。尽或许在敷铜块与l接近的具有等电势的D类扩大器引脚以及其他元件之间多布一些覆铜。
暴露焊盘相接的敷铜块应该用多个过孔连接到PCB板反面的其他敷铜块上。该敷铜块应该在满意体系信号走线的要求下，具有尽或许大的面积。
别的，还应当尽量加宽一切与器材的连线，这将有益于改进体系的散热功用。尽管IC的引脚并不是首要的散热通道，但实践运用中，依然会有少数发热，因而应选用宽的连线与D类扩大器的输出相连。在这种情况下，电感的铜芯绕线也可为D类扩大器供给额定的散热通道。尽管对全体热功用的改进不到10％，但这样的改进却会给体系带来两种天壤之别的成果，然后使体系具有较抱负的散热或呈现较严峻的发热。
4.2辅佐散热
当D类扩大器在较高的环境温度下作业时，添加外部散热片能够改进PCB的热功用。该散热片的热阻有必要尽或许小，以使散热功用最佳。选用底部的暴露焊盘后，PCB底部往往是热阻最低的散热通道。IC的顶部并不是器材的首要散热通道，因而，在此装置散热片并不合算。
5、 结束语
MAX9700型D类扩大器除具有AB类扩大器的一切长处（即杰出的线性和最小的电路板空间）外，更具有高效优势。当时，有多种D类扩大器可满意各类运用需求。其间包含低功耗便携式运用（如蜂窝电话和笔记本电脑）和大功率运用（如车载音响体系或平板显示器），期望本文对MAX9700的介绍能有助于规划者挑选适宜的扩大器，并正确权衡某些功用特性的优势和下风。
责任编辑：gt
