深入剖析LM4808：低电压高功率音频功率放大器的卓越之选

在音频功率放大器领域，TI的LM4808以其低电压、高功率的特性脱颖而出，成为众多音频应用的理想选择。今天，我们就来深入了解一下这款放大器的特点、性能以及应用设计要点。

文件下载：lm4808.pdf

一、LM4808概述

LM4808是一款双音频功率放大器，采用WSON、VSSOP和SOIC表面贴装封装，具有开关开/关咔嗒声抑制、出色的电源纹波抑制、单位增益稳定以及最少的外部组件等特点。这些特性使得它非常适合用于耳机放大器、个人电脑和便携式电子设备等应用。

（一）主要特性

1. 多种封装形式：提供WSON、VSSOP和SOIC表面贴装封装，方便不同设计需求。
2. 咔嗒声抑制：有效抑制开关开/关时产生的咔嗒声，提升音频质量。
3. 电源纹波抑制：出色的电源纹波抑制能力，减少电源噪声对音频信号的影响。
4. 单位增益稳定：可以通过外部增益设置电阻进行配置，设计灵活性高。
5. 最少外部组件：无需自举电容或缓冲网络，适合低功率便携式系统。

（二）关键规格

在不同负载和功率条件下，LM4808展现出了优秀的性能。例如，在1kHz、105mW连续平均输出功率下，负载为16Ω时，THD + N典型值为0.1%；在1kHz、70mW连续平均输出功率下，负载为32Ω时，THD + N典型值同样为0.1%。

二、电气特性分析

（一）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。LM4808的绝对最大额定值包括：电源电压为6.0V，存储温度范围为 - 65°C至 + 150°C，输入电压范围为 - 0.3V至VDD + 0.3V等。在设计过程中，必须确保器件的工作条件不超过这些额定值。

（二）工作额定值

LM4808的工作温度范围为 - 40°C至85°C，电源电压范围为2.0V至5.5V。在这个范围内，器件能够正常工作，但具体的性能指标还需要根据电气特性来确定。

（三）电气特性参数

文档中详细列出了不同电源电压下的各项电气特性参数，如电源电流、输入失调电压、输出功率等。以VDD = 5V为例，电源电流典型值为1.2mA，最大为3.0mA；在THD + N = 0.1%、f = 1kHz、负载为16Ω时，输出功率典型值为105mW。这些参数为设计工程师提供了重要的参考依据。

三、典型性能曲线解读

文档中给出了大量的典型性能曲线，这些曲线直观地展示了LM4808在不同条件下的性能表现。

（一）THD + N与频率的关系

从THD + N与频率的关系曲线可以看出，在不同的电源电压和输出功率条件下，THD + N随频率的变化情况。一般来说，在低频和高频段，THD + N的值相对较高，而在中频段表现较好。这对于设计音频系统时选择合适的工作频率范围具有重要的指导意义。

（二）输出功率与负载电阻的关系

输出功率与负载电阻的关系曲线表明，在不同的电源电压下，输出功率随负载电阻的变化而变化。对于特定的应用，需要根据负载电阻和所需的输出功率来选择合适的电源电压。

（三）其他性能曲线

此外，还有电源电流与电源电压的关系、频率响应与输出电容大小的关系等曲线。通过对这些曲线的分析，可以更好地理解LM4808的性能特点，从而优化设计方案。

四、应用设计要点

（一）PCB安装考虑

LM4808的外露DAP封装（LD）可以提供低的热阻，有利于热量从芯片传递到PCB。虽然在耳机应用中，不一定需要将DAP的PCB铜焊盘连接到大面积的铜平面，但在需要更高散热性能的应用中，这种连接方式可以有效地降低芯片温度。具体的PCB布局、制造和安装信息可以参考TI的应用笔记AN - 1187。

（二）功率耗散

功率耗散是功率放大器设计中需要重点考虑的问题。文档中给出了计算最大功率耗散点的公式，对于LM4808来说，由于其内部有两个运算放大器，最大内部功率耗散点是单个放大器的两倍。在设计过程中，需要根据环境温度和负载情况，合理选择电源电压和负载阻抗，以确保功率耗散不超过器件的承受范围。

（三）电源旁路

适当的电源旁路对于低噪声性能和高电源抑制比至关重要。在应用中，除了使用10µF和0.1µF的滤波电容来稳定调节器输出外，还需要在LM4808的电源引脚和地之间连接一个0.1µF的本地电源旁路电容CS，并尽量缩短连接电容的引线和走线长度。此外，在IN A(+) / IN B(+)节点和地之间连接一个1.0µF的电容CB可以提高内部偏置电压的稳定性和放大器的PSRR，但电容值过大可能会增加放大器的开启时间。

（四）外部组件选择

优化LM4808的性能需要正确选择外部组件。对于输入和输出电容，其值的选择需要综合考虑音频频率范围、系统成本和空间效率等因素。较大的电容值可以放大较低的音频频率，但可能会增加成本和占用更多的空间。同时，输入电容的大小还会影响LM4808的咔嗒声和噗噗声性能，应选择不高于满足所需 - 3dB频率的最小值。旁路电容CB的选择也很关键，选择1.0uF或更大的值可以最小化开启噗噗声。

五、音频功率放大器设计实例

文档中给出了一个设计双70mW/32Ω音频放大器的实例，下面我们来简要回顾一下设计步骤。

（一）确定最小电源电压

可以通过参考典型性能曲线或使用公式计算来确定最小电源电压。对于这个实例，使用32Ω负载的输出功率与电源电压曲线表明，最小电源电压为4.8V，常见的5V电源电压可以满足要求。

（二）确定增益

根据所需的输出功率、负载阻抗和输入电平，可以计算出所需的最小增益。在这个实例中，最小增益为1.497，取AV = 1.5。

（三）选择电阻值

放大器的整体增益由输入电阻Ri和反馈电阻Rf设置。已知输入阻抗为20kΩ，根据增益公式AV = Rf/Ri，可以计算出反馈电阻Rf的值为30kΩ。

（四）设置 - 3dB频率带宽

为了实现所需的±0.25dB通带幅度变化限制，需要设置低频率响应和高频率响应。通过计算可以确定输入电容Ci和输出电容Co的值，以满足低频率响应要求。同时，高频率极点由所需的高频率极点和闭环增益决定，LM4808的GBWP为900kHz，在这个实例中设计的GBWP为150kHz，表明在需要更高增益的设计中，LM4808仍然可以使用而不会遇到带宽限制问题。

六、总结

LM4808作为一款低电压高功率音频功率放大器，具有多种优秀的特性和性能。在设计音频系统时，我们需要充分了解其电气特性、典型性能曲线和应用设计要点，合理选择外部组件，以实现最佳的音频性能。同时，通过实际的设计实例，我们可以更好地掌握其设计方法和步骤。希望本文对大家在使用LM4808进行音频功率放大器设计时有所帮助。你在使用LM4808的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。