MAX9724A/MAX9724B立体声耳机放大器：小身材大能量

在电子设备不断追求小型化和高性能的今天，耳机放大器在便携式音频设备中的作用愈发重要。今天我要和各位工程师分享的是Maxim推出的MAX9724A/MAX9724B立体声耳机放大器，这两款器件以其独特的设计和出色的性能，在便携式设备领域展现出了巨大的优势。

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一、产品概述

MAX9724A/MAX9724B专为对电路板空间要求苛刻的便携式设备而设计。它们采用了Maxim独特的DirectDrive®架构，能够从单电源产生以地为参考的输出，无需使用大型直流阻隔电容，这不仅节省了成本和电路板空间，还降低了组件高度。此外，该放大器能有效抑制输入和电源走线作为天线接收到的射频辐射，防止放大器对耦合噪声进行解调。MAX9724A提供外部可调增益，而MAX9724B则具有内部预设的 -1.5V/V增益。这两款放大器每通道可向32Ω负载提供高达60mW的功率，总谐波失真加噪声（THD+N）低至0.02%。在1kHz时，电源抑制比（PSRR）高达80dB，可在嘈杂的数字电源下工作，无需额外的线性稳压器。其全面的咔嗒声和噗噗声抑制电路可在启动和关闭时抑制可听的咔嗒声和噗噗声。

主要应用场景

• DVD播放器
• 智能手机
• PDA
• 手机
• MP3播放器
• 笔记本电脑
• 掌上游戏机

二、产品特性亮点

1. 卓越的射频噪声抑制能力

相比典型放大器，其射频噪声抑制能力可提高多达67dB，有效减少了外界射频信号对音频信号的干扰，为用户提供了纯净的音频体验。各位想想，在充满各种无线信号的环境中，能有这样出色的抗干扰能力，对于音频设备来说是多么重要。你在测试音频设备时有没有遇到过射频干扰导致音质下降的情况呢？

2. 无需大型直流阻隔电容

DirectDrive架构的应用是一大创新，省去了大型直流阻隔电容，这对于便携式设备的小型化设计至关重要。不仅节省了空间，还减少了成本，提高了产品的竞争力。

3. 低功耗关机模式

关机模式下电流小于0.1μA，极大地降低了静态功耗，延长了电池续航时间，这对于依赖电池供电的便携式设备来说是一个关键特性。

4. 可调节或固定增益选择

MAX9724A提供可调增益，方便设计师根据不同的应用需求进行灵活调整；而MAX9724B则具有固定的 -1.5V/V增益，简化了电路设计。

5. 低失真和高电源抑制比

低至0.02%的THD+N和80dB的PSRR，确保了输出音频信号的高质量和稳定性，减少了失真和电源噪声对音频的影响。

6. 节省空间的封装形式

提供12凸块UCSP（1.5mm x 2mm）和12引脚薄QFN（3mm x 3mm x 0.8mm）两种封装形式，满足了不同设备对尺寸的要求。

三、关键参数解读

1. 绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于确保其安全可靠运行至关重要。例如，VDD的范围为 -0.3V至 +6V，不同引脚之间也有相应的电压限制。在设计电路时，我们必须严格遵守这些参数，否则可能会导致器件永久性损坏。你在实际设计中有没有因为参数超出范围而导致器件损坏的经历呢？

2. 电气特性

在VDD = 5V等典型条件下，其各项电气特性表现出色。如静态电流ICC为3.5mA，关机电流ISHDN小于1μA，在不同负载和输出功率下，THD+N和功率等指标都有明确的数值。这些参数为我们评估器件的性能提供了依据，在设计过程中，我们可以根据实际需求选择合适的工作条件。

四、典型工作特性分析

通过各种特性曲线，我们可以更直观地了解器件在不同条件下的性能表现。例如，总谐波失真加噪声（THD+N）与输出功率的关系曲线，展示了在不同输出功率下的失真情况；输出功率与负载电阻和电荷泵电容大小的关系曲线，有助于我们选择合适的负载电阻和电容值，以获得最佳的输出功率。在实际设计中，我们可以根据这些曲线进行优化，提高产品的性能。

五、详细技术剖析

1. DirectDrive架构

传统单电源耳机放大器需要大型输出耦合电容来偏置输出信号，而MAX9724A/MAX9724B的DirectDrive架构通过电荷泵创建内部负电源电压，使输出以地为参考，无需大型直流阻隔电容。这一架构不仅节省了空间和成本，还改善了频率响应。就像给音频信号开辟了一条更畅通的道路，减少了不必要的阻碍。

2. 电荷泵

采用低噪声电荷泵，270kHz的开关频率远高于音频范围，不会干扰音频信号。通过控制开关速度，减少了开关瞬态产生的噪声，同时也降低了寄生键合线和走线电感引起的di/dt噪声。在对音质要求较高的应用中，这一特性显得尤为重要。

3. 射频抗扰度

现代音频系统容易受到无线网络和手机网络等射频辐射的影响。MAX9724A/MAX9724B通过拒绝射频噪声并防止其耦合到音频频段，有效解决了射频抗扰度问题。与普通放大器相比，其在不同射频载波频率下的表现有明显改善。

4. 咔嗒声和噗噗声抑制

传统单电源音频放大器中，输出耦合电容会导致明显的咔嗒声和噗噗声。而MAX9724A/MAX9724B无需输出耦合电容，从根本上避免了这一问题。同时，其内部的抑制电路还能消除器件内部的可听瞬态源。在启动时，通过适当延迟SHDN的上升时间，可以进一步消除输入滤波器引起的咔嗒声和噗噗声。

5. 关机模式

低至小于0.1μA的关机模式电流，大大降低了静态功耗。通过将SHDN引脚拉低，可以禁用放大器和电荷泵；拉高SHDN引脚则可使放大器和电荷泵重新启用。这一特性对于需要长时间待机的便携式设备非常实用。

六、应用设计要点

1. 功率耗散

线性功率放大器在正常工作时会消耗大量功率。我们需要根据不同封装的最大允许功率耗散来合理设计电路。如果功率耗散超过允许值，可以通过降低VDD、增加负载阻抗、降低环境温度或添加散热装置等方法来解决。热过载保护电路会在结温超过 +150°C时禁用放大器输出级，确保器件的安全。

2. 输出动态范围和最大输出摆幅

在设置最大输出增益之前，需要先确定系统的动态范围，避免输出信号超出系统动态范围而导致削波失真。当输出负载阻抗大于1kΩ时，MAX9724A/MAX9724B的输出可以在接近电源轨的几毫伏范围内摆动，但在电源电压超过4.35V时，需要注意输出电压的峰值不能超过绝对最大额定值。

3. 欠压锁定（UVLO）

UVLO功能可防止在电源电压低于2.7V时器件工作，确保在电源电压不足的情况下设备能正常运行，避免电池过度放电。当电源电压超过UVLO阈值且SHDN引脚为高电平时，电荷泵开启，放大器供电。

4. 组件选择

• 输入耦合电容：与输入电阻共同构成高通滤波器，去除输入信号的直流偏置。应选择合适的电容值，使 -3dB点远低于感兴趣的最低频率，同时要考虑电容的介质特性，避免使用高电压系数的陶瓷电容导致低频失真。
• 电荷泵电容：建议使用低ESR的陶瓷电容，对于宽温度范围的应用，选择X7R介质的电容。飞行电容（C1）的大小会影响电荷泵的负载调节和输出电阻，保持电容（C2）的大小和ESR直接影响PVSS的纹波。
• 电源旁路电容：旁路VDD引脚，降低电源输出阻抗，减少电荷泵开关瞬态的影响。应选择与C1相同值的电容，并将其靠近VDD和PGND引脚放置。

  5. 放大器增益

  MAX9724B的增益内部设置为 -1.5V/V，减少了外部组件数量；MAX9724A的增益可通过外部反馈电阻和输入电阻设置，公式为AV = -RF / RIN。在选择反馈电阻时，应选择几十kΩ范围内的值，同时要考虑输入设备的源电阻对整体闭环增益的影响。

  6. 线路输出放大器和滤波器模块

  MAX9724A可作为音频线路驱动器，在单5V电源下为10kΩ负载提供2VRMS的输出。当用于驱动立体声设备时，可以配置为线路驱动器和有源低通滤波器，去除DAC输出的高频量化噪声，同时提供标准的音频输出电平。

  7. 布局和接地

  合理的布局和接地对于获得最佳性能至关重要。将PGND和SGND在PCB板上单点连接，PVSS连接到SVSS并通过1μF电容旁路。将电源旁路电容和电荷泵保持电容靠近MAX9724放置，将PGND和携带开关瞬态的走线远离SGND和音频信号路径。对于薄QFN封装，要确保暴露焊盘与PGND、SGND和VDD电气隔离，只有在布局需要时才将其连接到SVSS。

七、总结

MAX9724A/MAX9724B立体声耳机放大器以其独特的设计、出色的性能和丰富的应用特性，为便携式音频设备的设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的型号和工作条件，并注意组件选择、布局和接地等设计要点，以充分发挥其性能优势。各位工程师在使用过程中如果有任何疑问或经验，欢迎分享交流。希望这篇文章能对大家在设计耳机放大器电路时有所帮助。