雙模H類耳機(jī)放大器

雙模H類耳機(jī)放大器MAX97200，設(shè)計(jì)用于電池供電的便攜設(shè)備。該款放大器采用Maxim專有的DirectDrive II技術(shù)，可構(gòu)建效率極高的H類架構(gòu)。MAX97200的效率幾乎是AB類放大器的2倍，可有效延長(zhǎng)音頻播放時(shí)間。此外，器件的無干擾開關(guān)架構(gòu)和無咔嗒/噼噗聲性能，能夠?yàn)榻K端用戶提供更為豐富的音頻體驗(yàn)。該款I(lǐng)C的大小只有2mm²，是目前市場(chǎng)上尺寸最小的立體聲耳機(jī)放大器。MAX97200非常適合蜂窩電話、便攜式媒體播放器(PMP)、筆記本電腦及其它電池供電的音頻應(yīng)用。

　　面臨的挑戰(zhàn)：提高放大器效率

　　當(dāng)今的便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品支持多種多媒體功能，但這同時(shí)也會(huì)影響電池使用壽命。該問題在目前的每個(gè)新設(shè)計(jì)中都愈加突出，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員正根據(jù)需求不斷地將照相機(jī)模塊、HD視頻、網(wǎng)絡(luò)瀏覽及其它多種功能集成到新一代設(shè)備中。為了保持這種“功能擴(kuò)展”能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須找到新的途徑以延長(zhǎng)電池使用壽命。

　　選擇適當(dāng)?shù)姆糯笃鲗?duì)節(jié)省電能至關(guān)重要。比如AB類放大器就以效率低而著稱，無論音頻信號(hào)電平大小如何，都使用最大的電源電壓供電。這種方式導(dǎo)致在正常收聽水平下(向16Ω負(fù)載提供2mW至5mW功率)效率只有13%至15%。

　　相反，H類放大器(在歐洲稱為G類)能夠根據(jù)輸出信號(hào)的幅度在多個(gè)內(nèi)部產(chǎn)生的電源之間進(jìn)行切換。通過快速選擇電源電壓，H類放大器在提高效率的同時(shí)能夠?qū)⑤敵黾?jí)的動(dòng)態(tài)失真降至最低。與AB類放大器相比，MAX97200的效率可提高97%。在2mW至5mW輸出功率范圍內(nèi)，MAX97200的效率可達(dá)20%至29%。

　　DirectDrive II技術(shù)可構(gòu)建功耗最低的H類架構(gòu)

　　Maxim的DirectDrive II技術(shù)采用內(nèi)部雙模電荷泵，從外部1.8V穩(wěn)壓源產(chǎn)生±PVIN和±PVIN/2電源。MAX97200在輸出信號(hào)幅度較低時(shí)采用±PVIN/2電源供電，只有當(dāng)負(fù)載需要較大輸出功率時(shí)才切換至±1.8V電源。由于絕大多數(shù)音頻信號(hào)的幅度較低，MAX97200的功耗與傳統(tǒng)±0.9V DirectDrive放大器的功耗相當(dāng)。為進(jìn)一步節(jié)省電能，器件在關(guān)斷模式下的電流損耗低于1µA，正常工作時(shí)的電流僅為1.15mA (典型值)。

　　無干擾音頻性能

　　H類架構(gòu)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是需要在輸出信號(hào)變化至較大值之前切換電源，否則音頻輸出會(huì)出現(xiàn)明顯的削波效應(yīng)，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)失真。Maxim的H類技術(shù)具有獨(dú)特的跟蹤功能，可預(yù)估音頻信號(hào)的電平變化，從而實(shí)現(xiàn)電源的無縫調(diào)節(jié)。這種方式可確保信號(hào)的連續(xù)性，不會(huì)出現(xiàn)同類競(jìng)爭(zhēng)放大器常見的干擾信號(hào)。

　　MAX97200在進(jìn)入和退出關(guān)斷模式時(shí)具有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的咔嗒/噼噗聲性能，這是由于器件具有極低的輸出失調(diào)電壓。由于DirectDrive II架構(gòu)在單電源供電時(shí)產(chǎn)生以地為參考的輸出，從而省去了放大器輸出與耳機(jī)負(fù)載之間通常所需的大尺寸隔直流電容。該特性確保不會(huì)產(chǎn)生令人厭煩的咔嗒/噼噗聲，從而為終端用戶提供更好的聽覺體驗(yàn)。

　　此外，MAX97200具有較高的信噪比(SNR = 105dB)，確保系統(tǒng)的高保真音效。器件的輸出噪聲僅為5.6µV，改善了整體的音頻噪底指標(biāo)，在沒有信號(hào)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生嘶嘶聲。

　　針對(duì)小尺寸封裝進(jìn)行優(yōu)化

　　MAX97200是市場(chǎng)上尺寸最小的高效耳機(jī)放大器，采用微型(1.27mm x 1.65mm)、12焊球晶片級(jí)封裝(WLP)，比最接近的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品縮小25%。由于MAX97200無需電感，其整體方案尺寸比競(jìng)爭(zhēng)器件降低30%。

　　MAX97200采用1.8V單電源供電，能夠?yàn)?2Ω負(fù)載提供34mW輸出功率。器件工作在-40°C至+85°C擴(kuò)展級(jí)溫度范圍。提供評(píng)估板以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，更多信息請(qǐng)?jiān)L問china.maxim-ic.com/Class-H-Amp。

發(fā)布者：小宇