SGM4917：高性能立体声耳机放大器的设计与应用

在便携式音频设备的设计中，耳机放大器是至关重要的组件，它直接影响着音频的质量和设备的整体性能。SGM4917作为一款专为便携式应用设计的立体声耳机放大器，具有诸多出色的特性，下面我们就来详细了解一下。

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一、产品概述

SGM4917是一款立体声耳机放大器，适用于便携式应用，可在2.7V至5.5V的单电源下工作。其采用无电容设计，可从单电源产生接地参考输出，消除了输出直流阻隔电容，从而降低了组件高度和成本。

型号差异

• SGM4917A：增益可通过外部反馈电阻进行调整，为设计提供了更大的灵活性。
• SGM4917B：内部增益设置为 -2V/V，进一步减少了组件数量，简化了设计。

性能特性

• 低静态电流：在5V电源下，静态电流仅为2.7mA，有助于延长电池续航时间。
• 低失真和噪声：总谐波失真加噪声（THD+N）低至0.02%（f = 1kHz），确保了高质量的音频输出。
• 高电源抑制比：在217Hz时，电源抑制比（PSRR）高达 -78dB，可有效减少电源噪声的影响，使设备能在嘈杂的数字电源下正常工作，无需额外的线性稳压器。
• 保护功能：具备短路和热过载保护功能，以及欠压锁定功能，提高了设备的可靠性和稳定性。
• 关机控制：内置关机控制，可实现无“噗噗”声和“咔嗒”声的开关控制。
• 宽工作温度范围：可在 -40℃至 +85℃的环境温度下正常工作。
• 环保封装：采用绿色TQFN - 3×3 - 16L封装，符合环保要求。

二、引脚配置与描述

SGM4917采用TQFN - 3×3 - 16L封装，各引脚功能如下：	PIN	NAME	DESCRIPTION
1	PV DD	电荷泵电源，为电荷泵逆变器、电荷泵逻辑和振荡器供电，需连接到正电源（2.7V至5.5V），并通过1µF电容尽可能靠近引脚旁路到PGND。
2	C1P	飞跨电容的正端，需连接一个1µF电容到C1N。
3	PGND	电源地，连接到地。
4	C1N	飞跨电容的负端，需连接一个1µF电容到C1P。
5	PV SS	电荷泵输出，连接到SV SS 。
6	SGND	信号地，连接到地。
7	INR+	右声道音频非反相输入。
8	INR-	右声道音频反相输入。
9, 13	SV DD	放大器正电源，连接到正电源（2.7V至5.5V），并通过1µF电容尽可能靠近引脚旁路到SGND。
10	OUTR	右声道输出。
11	SV SS	放大器负电源，连接到PV SS 。
12	OUTL	左声道输出。
14	INL-	左声道音频反相输入。
15	INL+	左声道音频非反相输入。
16	SHDN	低电平有效关机输入。
Pad Exposed	-	外露焊盘，可连接到地或浮空。

三、电气特性

在典型工作条件下（ (P V{D D}=S V{D D}=5 V) ， (PGND = SGND =0 V) ， (overline{SHDN}=SV{DD}) ， (C 1=C 2=1 mu F) ， (R{L}=infty) ， (T_{A}=+25^{circ} C) ），SGM4917的电气特性如下：	PARAMETER	SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS
电源电压范围	VoD		2.7		5.5	V
静态电源电流	loo			2.7	3.7	mA
关机电源电流	ISHDN	SHDN=SGND=PGND		0.01	8	uA
SHDN输入逻辑高	VIH		1.2			V
SHDN输入逻辑低	VIL				0.4	V
SHDN到全工作时间	tSON			3.2		ms
电压增益	Av	SGM4917B	-2.12	-2	-1.88	V/V
增益匹配	AAv	SGM4917B，左右声道之间		0.2		%
输出失调电压	Vos	IN+和IN - 之间，输入交流耦合到地（SGM4917A）	-5.5	1.1	5.5	mV
输入阻抗	RIN	SGM4917B，在INL和INR测量	12.5	14.6	17	kΩ
共模抑制比	CMRR	输入参考，SGM4917A		-70		dB
电源抑制比	PSRR	f = 217Hz，VRIPPLE = 200mVP		-78		dB
		f = 10kHz，VRIPPLE = 200mVpp		-70		dB
输出功率	PoUT	R = 32Ω，THD+N = 0.1%		80		mW
关机时输出阻抗				2		kΩ
总谐波失真加噪声	THD+N	R = 32Ω，Pour = 55mW，f = 1kHz		0.02		%
信噪比	SNR	R = 32Ω，Pour = 20mW，BW < 20kHz		100		dB
电容驱动能力	CL	无持续振荡		200		pF
电荷泵振荡器频率	fosc		200	350	500	kHz
串扰		R = 32Ω，VIN = 200mVpp，f = 10kHz Ay = -1V/V		90		dB
热关断阈值				137		℃
热关断迟滞				11		℃

四、典型性能特性

1. THD+N与输出功率关系

不同电源电压下，THD+N随输出功率的变化曲线展示了SGM4917在不同输出功率下的失真情况。在较低的输出功率下，THD+N保持在较低水平，随着输出功率的增加，失真会逐渐增大。

2. 功率耗散与输出功率关系

功率耗散与输出功率的关系曲线反映了放大器在不同输出功率下的功耗情况。工程师可以根据这个曲线来评估设备的散热需求，确保设备在正常工作温度范围内。

3. 输出功率与电源电压关系

输出功率与电源电压的关系曲线显示了在不同电源电压下，放大器的输出功率变化情况。在一定范围内，随着电源电压的升高，输出功率也会相应增加。

4. 串扰与频率关系

串扰与频率的关系曲线表明了左右声道之间的串扰情况随频率的变化。在低频段，串扰较小，随着频率的升高，串扰会逐渐增大。

5. THD+N与频率关系

THD+N与频率的关系曲线展示了在不同频率下，放大器的失真情况。在音频范围内，THD+N保持在较低水平，确保了音频的高质量输出。

6. 电源抑制比与频率关系

电源抑制比与频率的关系曲线显示了放大器对电源噪声的抑制能力随频率的变化。在低频段，电源抑制比较高，能够有效减少电源噪声的影响。

7. 电源抑制比与电源电压关系

电源抑制比与电源电压的关系曲线反映了在不同电源电压下，放大器对电源噪声的抑制能力。

8. 开启时间与电源电压关系

开启时间与电源电压的关系曲线展示了放大器从关机状态到正常工作状态所需的时间随电源电压的变化。

五、典型应用电路

SGM4917提供了多种典型应用电路，包括差分输入和单端输入两种方式，适用于不同的设计需求。

1. SGM4917A应用电路

• 差分输入：通过外部反馈电阻可以灵活调整增益，适用于对增益要求较高的应用场景。
• 单端输入：电路相对简单，适用于对电路复杂度要求较低的应用。

  2. SGM4917B应用电路

• 差分输入：内部固定增益为 -2V/V，减少了外部组件数量，简化了设计。
• 单端输入：同样具有简化设计的优点，适用于对成本和空间要求较高的应用。

六、封装与订购信息

SGM4917采用TQFN - 3×3 - 16L封装，提供了详细的封装尺寸和引脚信息。同时，还提供了不同型号的订购信息，方便工程师进行选择。	MODEL	GAIN (V/V)	PACKAGE DESCRIPTION	SPECIFIED TEMPERATURE RANGE	ORDERING NUMBER	PACKAGE MARKING	PACKING OPTION
SGM4917A	ADJ	TQFN - 3×3 - 16L	-40 ℃ to +85 ℃	SGM4917AYTQ16G/TR	4917AQ XXXXX	Tape and Reel, 3000
SGM4917B	-2	TQFN - 3×3 - 16L	-40 ℃ to +85 ℃	SGM4917BYTQ16G/TR	4917BQ XXXXX	Tape and Reel, 3000

七、总结

SGM4917作为一款高性能的立体声耳机放大器，具有低功耗、低失真、高电源抑制比等优点，适用于智能手机、便携式音频设备、笔记本电脑、PDA等多种便携式应用。其无电容设计和丰富的保护功能，为工程师提供了便捷的设计方案，同时也提高了设备的可靠性和稳定性。在实际应用中，工程师可以根据具体需求选择合适的型号和应用电路，以实现最佳的音频性能。

各位工程师朋友们，在你们的设计中是否遇到过类似的耳机放大器选择问题呢？你们更看重放大器的哪些性能指标呢？欢迎在评论区留言分享你们的经验和想法。