基于D類音頻放大器MAX9736A/B的MP3播放器

　　1引言

　　MAX9736A／B是通用D類揚聲器放大器，無需濾波的集成擴展頻譜調(diào)節(jié)器，省去昂貴且大體積的LC濾波器，從而降低EMI和BOM成本。寬范圍的單電源電壓(8~28V)允許便攜式應用中電池直接供電。優(yōu)異的千位恢復特性消除了D類放大器偽過載時產(chǎn)生的可聞噪聲。該器件適用于TV、電話會議、PC、塢站或任何需要低成本、高效率放大器應用。這里給出一種基于D類音頻放大器MAX9736A/B的MP3播放器設計方案。

　　2系統(tǒng)設計結構

　　圖1為MP3塢站(dockingstaTIon)框圖。該系統(tǒng)設計安裝在一個精心設計的盒子內(nèi)，包含了所有電子元器件和揚聲器。整個系統(tǒng)只需要一個外部電源和信號源。兩個2英寸揚聲器用于左、右聲道，一個5英寸揚聲器用于重低音。一片MAX9736B工作在立體聲模式，用于驅動左，右聲道：另一片MAX9736A工作在單聲道模式，用于驅動重低音聲道。

　　3系統(tǒng)硬件電路設計

　　該系統(tǒng)硬件電路設計有左，右聲道和重低音聲道兩部分。每部分包括輸入級、EQ級和功率級，如圖2所示。

　　3．1輸入級

　　左／右聲道和重低音聲道的輸入級相同。立體聲、對數(shù)抽頭電位器用作音量控制，用于調(diào)節(jié)前置放大器的信號。為避免地回路干擾，輸入級采用差分形式，RCA輸入連接器沒有直接連接到系統(tǒng)地。利用一只100Ω的電阻來降低共模電壓：MAX4234提供2倍增益并將差分信號轉換成單端輸出。輸入級的輸出以VREF為參考，該電壓是功率放大器MAX9736A的參考電壓，利用MAX4234緩沖。

　　3．2EQ級

　　輸入級之后，左／右聲道信號進入兩級參量EQ電路，電路分別位于左／右聲道附近。每路參量EQ使用一個運放回轉器模擬LC串聯(lián)諧振電路中的電感。串聯(lián)電路兩接入點實現(xiàn)衰減或放大，這些接入點通過兩只電容實現(xiàn)。圖3為左聲道EQ級電路。圖中，電容C105和C106是左聲道的第一級參量EQ，是左聲道的提升和衰減節(jié)點。如果只使用C106(沒有連接C105)，諧振電路與串聯(lián)電阻R105(10kΩ)組成一個分壓器，對諧振頻率信號進行衰減。相反，如果只使用C105則降低反饋，使諧振頻率信號提升。如果兩只電容都不使用，則該部分電路禁用。

　　諧振頻率f0由式(1)計算可得：

　　加入第三級EQ電路實現(xiàn)傾斜型濾波，只需RC元件即可：電容C113，用于提升，C114用于衰減和電阻R111。

　　作為立體聲D類放大器MAX9736在輸入級還集成有兩個運算放大器，用于通用濾波器，該系統(tǒng)設計利用這兩個運算放大器為左／右聲道構建2階高通濾波器。運算放大器提供反相輸入端和輸出端，可以搭建多反饋反相濾波器。

　　3．3功率級

　　該系統(tǒng)設計可提供3個通道的揚聲器功率放大器。MAX9736B用于立體聲模式，驅動左、右聲道揚聲器，能夠為4Ω揚聲器提供2×11W功率。MAX9736A配置為單聲道模式，用于第三個聲道，驅動重低音放大器。

　　單聲道模式下，MAX9736A的兩個D類放大器輸出并聯(lián)，提供更大的輸出功率。單聲道重低音為4Ω揚聲器提供30W功率(VDD=19V)。重低音聲道的輸入級與左／右聲道的輸入級相同。輸人級之后，左／右聲道信號通過MAX4234(U-A)和(U-B)疊加，提供單聲道重低音揚聲器的驅動。R303在疊加放大器設置重低音揚聲器的增益，如圖4所示。

　　圖5為重低音揚聲器電路。為了將平坦的頻響特性擴展到極低頻率，該系統(tǒng)為重低音揚聲器提供6階濾波電路。在開孔揚聲器4階高通頻響的基礎上增加2階有源高通濾波器。MAX4234為重低音揚聲器提供同相Sallen-Key2階高通濾波。

　　該系統(tǒng)需要高Q值，在40Hz頻點處提升13dB。為了避免揚聲器和放大器過載．配置Sallen-Key濾波器實現(xiàn)滑動高通濾波；濾波器在放大器輸出達到最大值時動態(tài)調(diào)整。輸入電阻R305可自動降低(用光耦FET，U7)，從而使濾波器Q值降至0．5以下，即無提升。重低音揚聲器放大器U2的輸出峰值電壓控制光耦FET的輸入信號。VD6和C16組成峰值檢測器，能夠快速檢測輸出峰值電壓。峰值檢測器的閾值可調(diào)節(jié)還是固定，取決于是否安裝R7和R8/R9。控制電路工作時將打開LEDVD6。MAX9736A內(nèi)部的兩個運算放大器配置成4階重低音低通濾波器，作為左／右聲道高通濾波器的后續(xù)濾波。圖6給出重低音聲道動態(tài)調(diào)整仿真結果。在重低音信號達到其門限后，高通濾波器的Q值減小，而截止頻率增大。

　　JI電源輸入連接器，用于標準的筆記本電腦同軸插頭。典型的筆記本電腦電源的平均輸出電壓約19V，適用于塢站系統(tǒng)供電。通過C1、C2濾波，電壓標記為PVDD，接入電源后點亮VD1藍燈，如圖7所示。

　　采用簡單的復位電路MAX809SEUR+在上電、掉電時為放大器提供一個靜音信號，用來避免在輸入電路信號建立過程中產(chǎn)生瞬態(tài)噪聲。靜音控制門限通過兩只串聯(lián)電阻分壓器(10kΩ和4．22kΩ)設定在約10V。MAX9736采用受專利保護的無濾波調(diào)制技術，不需要外部大尺寸電感濾波器。輸出端只需簡單的鐵氧體磁珠。

　　4揚聲器和機殼

　　重低音揚聲器采用Tymphany的5英寸直徑揚聲器，型號為830945，標稱阻抗4Ω，諧振頻率47．4Hz。左/右聲道采用2英寸揚聲器，Tymphany830970，標稱阻抗4Ω，諧振頻率147．5Hz。低至35Hz的f3用于語音系統(tǒng)，采用6階濾波電路，包括一個2階高通有源濾波器。整個系統(tǒng)放置在一個機箱內(nèi)，包括三個揚聲器、調(diào)節(jié)端口和PCB板。重低音揚聲器開口向下安裝，機箱體積約3．791mm3，調(diào)諧在54Hz。機箱外型尺寸約為355mm~180mm×120mm。揚聲器濾波均衡設計為250Hz的4階Linkwitz-Riley濾波器；而衛(wèi)星揚聲器均衡則包括f=500Hz、增益=+6dB、Q=0．5的參量EQ和f3=3．8kHz、增益=+5．8dB的傾斜型濾波器，圖8所示為系統(tǒng)頻響。整個系統(tǒng)的頻響特性仿真表明最大平坦相應擴展至40Hz。這里揚聲器機殼推薦使用性價比更高的材料，譬如木制材料、纖維板(MDF)、工程塑料(ABS)等。

　　5結束語

　　該系統(tǒng)設計采用12～20V直流電源供電，利用小音箱提供較高的SPL輸出，高效率的D類設計，有源EQ，包括動態(tài)低音均衡，高性價比驅動器提供出色的音質。