MAX9700：低 EMI、无滤波器 D 类音频放大器的卓越之选

在音频放大器领域，如何在有限的空间内实现高效、低噪音的音频放大一直是工程师们追求的目标。Maxim 推出的 MAX9700 1.2W 低 EMI、无滤波器 D 类音频放大器，凭借其独特的设计和出色的性能，为音频系统设计带来了新的解决方案。

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一、产品概述

MAX9700 是一款单声道 D 类音频功率放大器，它结合了 AB 类放大器的性能和 D 类放大器的效率，能够在节省电路板空间的同时延长电池续航时间。采用 D 类架构，该放大器可向 8Ω 负载提供 1.2W 的功率，效率超过 90%。其独特的低 EMI 调制方案使得传统 D 类输出滤波器不再必要。

二、关键特性

（一）调制方案灵活

1. 固定频率模式（FFM）：通过 SYNC 引脚的不同设置，可实现 1100kHz 或 1450kHz 的固定开关频率。这种模式下，D 类输出的频谱由基本开关频率及其相关谐波组成。
2. 扩频模式（SSM）：当 SYNC = VDD 时，进入扩频模式，开关频率在 1220kHz ± 120kHz 范围内随机变化。该模式可使宽带频谱分量更加平坦，相比传统方法，能将扬声器和电缆辐射的 EMI 降低 5dB。
3. 外部同步功能：SYNC 引脚还允许将 MAX9700 的振荡器与外部时钟同步，用户可以自定义开关频率。此外，多个 MAX9700 可以级联并实现频率锁定，减少时钟互调引起的干扰。

（二）高性能指标

1. 高电源抑制比（PSRR）：在 217Hz 时，PSRR 高达 72dB，能够有效抑制电源纹波对音频信号的影响。
2. 低总谐波失真加噪声（THD + N）：在 1kHz 输入频率下，THD + N 低至 0.01%，确保了高质量的音频输出。
3. 高信噪比（SNR）：SNR 超过 90dB，能够提供清晰、纯净的音频信号。

（三）保护功能完善

具备短路和热过载保护功能，可防止设备在故障情况下损坏，提高了系统的可靠性。

（四）封装形式多样

提供 10 引脚 TDFN（3mm x 3mm x 0.8mm）、10 引脚 μMAX 和 12 凸点 UCSP（1.5mm x 2mm x 0.6mm）三种封装形式，满足不同应用场景对空间和散热的要求。

三、工作模式详解

（一）固定频率调制（FFM）模式

通过设置 SYNC 引脚，可选择 1.1MHz 或 1.45MHz 的开关频率。在该模式下，若谐波频率落在敏感频段，可将开关频率改变 ±32%，且不影响音频再现。

（二）扩频调制（SSM）模式

此模式下，开关频率围绕 1.22MHz 随机变化 ±120kHz。与 FFM 模式不同，其频谱能量不再集中在开关频率的倍数处，而是分散在一个随频率增加的带宽内，在 EMI 方面表现更优。

（三）外部时钟模式

SYNC 引脚可接收 800kHz 至 2MHz 的外部 TTL 时钟，实现与系统时钟的同步。即使时钟周期随机化，也能与工作在 SSM 模式的其他 MAX9700 同步。

（四）无滤波器调制/共模空闲模式

传统 D 类放大器在无信号时输出 50% 占空比的方波，会导致负载上有直流电压，增加功耗。而 MAX9700 在无信号输入时，其差分输出相互抵消，扬声器两端无净电压，从而降低了功耗。

四、应用信息

（一）无滤波器操作

MAX9700 无需输出滤波器，依靠扬声器线圈的固有电感以及扬声器和人耳的自然滤波作用来恢复音频信号。这不仅减小了系统尺寸和成本，还提高了效率。不过，在某些情况下，如电路板布局或电缆长度导致辐射发射超标，或电路靠近 EMI 敏感设备时，仍可使用 LC 滤波器。

（二）输入放大器配置

1. 差分输入：差分输入结构可减少共模噪声拾取，与许多编解码器兼容，且无需输入耦合电容。
2. 单端输入：通过将一个输入电容耦合到地，另一个输入接收信号，可将 MAX9700 配置为单端输入放大器。
3. 直流耦合输入：输入放大器可接受直流耦合输入，但需注意低频信号可能会直接传输到负载。

（三）组件选择

1. 输入滤波器：输入电容 (C{IN}) 与 MAX9700 的输入阻抗构成高通滤波器，用于去除输入信号的直流偏置。选择 (C{IN}) 时，应使 -3dB 点远低于感兴趣的最低频率。
2. 输出滤波器：一般情况下无需输出滤波器，但在特定情况下可使用 LC 滤波器来改善辐射发射。
3. 电源旁路和布局：为确保低失真运行，应使用 0.1μF 电容分别对 VDD 和 PVDD 进行旁路，并将 GND 和 PGND 星型连接到系统地。

（四）立体声配置

两个 MAX9700 可配置为立体声放大器，主放大器的未滤波输出驱动从放大器的 SYNC 引脚，实现开关频率同步。这种配置可确保音频频谱内无拍频，且 THD + N 性能出色，通道间串扰极小。

（五）音量控制设计

在使用音量控制时，需注意输入源阻抗平衡问题。采用将电位器连接在差分输入之间的配置，可显著改善上电或从关机状态恢复时的瞬态性能。

五、总结

MAX9700 以其独特的设计和出色的性能，为音频系统设计提供了一种高效、灵活的解决方案。无论是在手机、PDA、MP3 播放器还是便携式音频设备中，MAX9700 都能展现出其优势。作为电子工程师，在设计音频系统时，不妨考虑 MAX9700，它或许能为你的项目带来意想不到的效果。你在使用音频放大器时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。