功能描述

LM4670是一個完全集成的單電源高•無需輸出濾波器電感負載高效率開關(guān)音頻放大器。它的特點是外部可配置增益創(chuàng)新調(diào)制器，消除LC輸出非常快的開啟時間：1.35ms（典型值）濾波器與典型的開關(guān)放大器一起使用。消除輸出濾波器減少外部最小外部組件元件計數(shù)，簡化電路設(shè)計，以及“點擊彈出”抑制電路減少了電路板面積。LM4670處理模擬微電源關(guān)閉模式輸入，采用增量-西格瑪調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)短路保護降低了輸出噪聲和THD傳統(tǒng)脈沖寬度調(diào)制器。提供節(jié)省空間的DSBGA和WSON滿足LM70的要求移動電話和其他便攜式通信應(yīng)用設(shè)備。在一個5V電源上運行，它是能夠連續(xù)驅(qū)動4Ω揚聲器負載從2.4V到5.5V。

與典型AB類放大器相比的主要規(guī)格。3.6伏

電源驅(qū)動一個8Ω揚聲器，集成電路的效率在3.6伏，100毫瓦時轉(zhuǎn)化為8Ω揚聲器，

100mW功率電平為77%，在600mW 77%（典型）輸出功率下達到88%。

LM4670的揚聲器負載效率高

與典型AB類放大器相比的主要規(guī)格。3.6伏

電源驅(qū)動一個8Ω揚聲器，集成電路的效率在3.6伏，100毫瓦時轉(zhuǎn)化為8Ω揚聲器，

100mW功率電平為77%，在600mW 77%（典型）輸出功率下達到88%。

手機平均輸出功率為2.3W，THD+N.Its低于1%

PDA靈活的電源要求允許操作

便攜式電子設(shè)備

LM4670的揚聲器負載效率高

與典型AB類放大器相比的主要規(guī)格。3.6伏

電源驅(qū)動一個8Ω揚聲器，集成電路的效率在3.6伏，100毫瓦時轉(zhuǎn)化為8Ω揚聲器，

100mW功率電平為77%，在600mW 77%（典型）輸出功率下達到88%。

8Ω揚聲器3.6V、600mW時的效率，

LM4670的特點是低功耗88%（典型值）

關(guān)機模式。關(guān)閉可以通過

效率為5V，1W輸入8Ω揚聲器，87%驅(qū)動關(guān)機引腳至邏輯低（GND）。（典型）

LM4670的增益是可外部配置的

靜態(tài)電流，3.6V電源，4.8mA（典型值），允許從多個

總關(guān)閉電源電流，0.01μA源，通過對信號進行求和。（典型）

單電源范圍，2.4至5.5V

（1） 除非另有規(guī)定，否則所有電壓均相對于接地針腳進行測量。

（2） 絕對最大額定值表示設(shè)備可能發(fā)生損壞的極限值。工作額定值表示設(shè)備可以正常工作，但不能保證特定的性能限制。電氣特性狀態(tài)直流和交流電氣確保特定性能極限的特定試驗條件下的規(guī)范。這假設(shè)設(shè)備位于運行額定值。對于沒有給出限制的參數(shù)，不能保證規(guī)格，但是，典型值是一個很好的指示設(shè)備性能。

（3） 最大功耗必須在高溫下降低，并由TJMAX、θJA和環(huán)境溫度決定助教。最大允許功耗為PDMAX=（TJMAX–TA）/θJA或絕對最大額定值中給定的數(shù)值，以兩者為準(zhǔn)是比較低的。對于LM4670，TJMAX=150°C。DSBGA封裝的典型θJA為220°C/W，WSON封裝為64°C/W。

（4） 人體模型，100pF通過1.5kΩ電阻放電。

（5） 機器型號，220pF–240pF通過所有引腳放電。

電氣特性（1）（2）

以下規(guī)格適用于AV=2V/V（RI=150kΩ），RL=15μH+8Ω+15μH，除非另有規(guī)定。限制適用于TA=25°C

（1） 除非另有規(guī)定，否則所有電壓均相對于接地針腳進行測量。

（2） 絕對最大額定值表示設(shè)備可能發(fā)生損壞的極限值。工作額定值表示設(shè)備可以正常工作，但不能保證特定的性能限制。電氣特性狀態(tài)直流和交流電氣確保特定性能極限的特定試驗條件下的規(guī)范。這假設(shè)設(shè)備位于運行額定值。對于沒有給出限制的參數(shù)，不能保證規(guī)格，但是，典型值是一個很好的指示設(shè)備性能。

（3） 典型規(guī)格在25°C下規(guī)定，代表參數(shù)規(guī)范。

（4） 測試限值規(guī)定在德州儀器的AOQL（平均出廠質(zhì)量水平）。

（5） 數(shù)據(jù)表最小/最大規(guī)格限值由設(shè)計、測試或統(tǒng)計分析確定。

（6） 在正常的房間環(huán)境下測量關(guān)機電流。在陽光直射下，ISD最大增加2μa關(guān)機引腳應(yīng)盡可能靠近GND，以實現(xiàn)最小的關(guān)機電流。請參閱下面的應(yīng)用程序信息關(guān)閉功能以獲取更多信息。

（7） 典型的輸出功率數(shù)適用于ITL（DSBGA）封裝中的LM4670。在WSON（SDA）包中，輸出功率將為由于從IC輸出焊盤到PCB跡線的電阻更高，所以較低。隨著阻抗負載的降低，這種差異增大。

（8） 當(dāng)驅(qū)動4Ω負載至大于10%THD+N時，SDA（WSON）組件中LM4670的最大工作電壓為5.0伏。

電氣特性（1）（2）（續(xù)）

以下規(guī)格適用于AV=2V/V（RI=150kΩ），RL=15μH+8Ω+15μH，除非另有規(guī)定。限制適用于TA=25°C。

申請信息

通用放大器功能

輸出由兩個信號組成，由兩個信號組成瞬間從近地電位到VDD。兩個輸出可以獨立地脈沖，除了它們可能永遠不會同時脈沖，因為這會導(dǎo)致BTL負載上的電壓為零。最小值每個脈沖的寬度約為350ns。但是，同一輸出上的脈沖可以按順序出現(xiàn)，在在這種情況下，它們被串聯(lián)起來，并顯示為單個較寬的脈沖，以實現(xiàn)有效的100%占空比。這將在給定的電源電壓和負載阻抗下產(chǎn)生最大音頻輸出功率。LM4670可以實現(xiàn)比AB類放大器更高的效率，同時保持可接受的THD性能。在LM4670輸出端發(fā)射的短（350ns）驅(qū)動脈沖意味著可以通過最小負載電感。音頻放大器上典型的傳感器負載是非常無反應(yīng)（感應(yīng)）的。為了這個可以這么說，負載可以充當(dāng)它自己的過濾器。這種“無濾波器”開關(guān)放大器/傳感器負載由于節(jié)省了電路板空間和外部元件成本，這種組合在經(jīng)濟上更有吸引力不需要過濾器。

功耗和效率

一般來說，效率被認(rèn)為是有用功輸出除以所需總能量的比率產(chǎn)生它的差別是功耗，通常在集成電路中。這里的關(guān)鍵是“有用”的工作。為音頻系統(tǒng)，在可聽見的頻帶中傳輸?shù)哪芰勘徽J(rèn)為是有用的，包括輸入信號。亞音速（DC）和超音速分量（>22kHz）不起作用。兩者之間的區(qū)別來自電源的功率和被轉(zhuǎn)換的音頻頻帶功率在LM4670和傳感器負載。LM4670的功耗非常低。這是因為用于形成輸出波形的開關(guān)的導(dǎo)通電阻通常小于0.25Ω。這個離開了只有傳感器負載作為潛在的“匯”為輸入功率超過音頻帶輸出功率的一小部分。LM4670只消耗一小部分的多余功率，不需要額外的PCB面積或銅平面充當(dāng)散熱片。

差分放大器說明

隨著模擬電壓的不斷縮小，設(shè)計人員正在不斷縮小數(shù)字信號在限制電壓擺動的情況下保持信噪比。LM4670是一個完全不同的具有差分輸入和輸出級的放大器。差分放大器放大兩個輸入信號。傳統(tǒng)的音頻功率放大器通常只提供單端輸入相對于差分輸入，信噪比降低了6分貝。LM4670還提供了直流輸入耦合，消除了兩個外部交流耦合，直流閉鎖電容器。LM4670可以然而，作為一個單端輸入放大器使用，同時仍然保留其完全不同的優(yōu)點。事實上，完全無關(guān)的信號可以放在輸入引腳上。LM4670只是放大了這種差異在信號之間。差分放大器的一個主要優(yōu)點是提高了共模抑制比（CMRR）在單輸入放大器上。差分放大器的共模抑制特性降低對地面偏移相關(guān)噪聲注入的敏感性，在高噪聲應(yīng)用中尤其重要。

PCB布局注意事項

隨著輸出功率的增加，放大器、負載和電源產(chǎn)生電壓降。LM4670和負載結(jié)果之間的記錄道上的電壓損失為輸出功率降低，效率降低。電源和LM4670之間的高跟蹤電阻與調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)碾娫匆粯樱黾与娫淳€上的紋波也會降低峰值輸出權(quán)力。由于較高的輸出功率，殘余跟蹤電阻的影響隨著輸出電流的增加而增加，負載阻抗降低或兩者兼而有之。保持最高輸出電壓擺幅和相應(yīng)的峰值輸出電源，連接輸出引腳到負載和電源引腳到電源的PCB軌跡應(yīng)該盡可能寬，以盡量減少痕跡阻力。使用電源和地面飛機將提供最好的THD+N性能。在降低痕量電阻的同時電力飛機的使用也會產(chǎn)生寄生電容，有助于過濾電源線。

上升沿和下降沿相對于最小脈沖寬度（350ns）必然短，具有典型的上升和下降時間大約為16ns，取決于寄生輸出電容。歸納性傳感器負載的一個或兩個邊也會導(dǎo)致過沖，被寄生二極管鉗制到每種情況下的GND和VDD。從電磁干擾的角度來看，這是一種可以輻射或傳導(dǎo)的侵略性波形對系統(tǒng)中的其他組件造成干擾。保持功率和輸出軌跡是至關(guān)重要的如果可能的話，要短且防護良好。使用地平面、珠子和微帶布局技術(shù)都是有用的防止不必要的干擾。隨著與LM4670和揚聲器之間距離的增加，EMI輻射量將自作為天線的輸出線或跡線隨著長度的增加變得更加有效。什么是可接受的電磁干擾是高特定于應(yīng)用程序。放置在LM4670附近的鐵氧體片式電感器可能需要減少EMI輻射。鐵氧體芯片的特殊應(yīng)用價值。

電源旁路

與任何功率放大器一樣，正確的電源旁路對于低噪聲性能和高功率供應(yīng)至關(guān)重要抑制比（PSRR）。電容器（CS）的位置應(yīng)盡可能靠近LM4670。典型的應(yīng)用中，電壓調(diào)節(jié)器帶有10μF和0.1μF旁路電容器，可提高供電穩(wěn)定性。這些電容器不能消除對LM4670電源引腳旁路的需要。1μF鉭建議使用電容器。

關(guān)機功能

為了在不使用的情況下降低功耗，LM4670包含了可降低電流消耗小于0.01μA。關(guān)機觸發(fā)點顯示為電氣系統(tǒng)中的典型值在停機特性和滯回電壓圖中發(fā)現(xiàn)了典型的性能特性。它在關(guān)機狀態(tài)下，最好在接地和電源之間切換，以達到最小電流使用。而LM4670可能會在接地和電源之間的停機電壓下停用，怠速電流將更大比典型的0.01μA值高。當(dāng)電壓低于VDD時，也可觀察到THD增加在播放模式下關(guān)閉引腳。LM4670有一個連接在GND和關(guān)機引腳之間的內(nèi)部電阻器。這個電阻器的作用是當(dāng)關(guān)機引腳浮動時，消除任何不需要的狀態(tài)變化。LM4670將進入停機狀態(tài)當(dāng)關(guān)機引腳保持浮動狀態(tài)，或者如果沒有浮動，當(dāng)關(guān)機電壓超過門檻。為使處于關(guān)機狀態(tài)時的電源電流最小，應(yīng)將關(guān)機引腳驅(qū)動至GND或左浮動。如果停機引腳未驅(qū)動至GND，則由于內(nèi)部關(guān)斷電阻可由方程式1求得。（VSD-接地）/300kΩ

在只有0.5V差的情況下，在停機狀態(tài)下，將額外消耗1.7μa的電流。正確選擇外部部件LM4670的增益由外部電阻Ri設(shè)定，在圖1中，增益由方程式2給出。最佳THD+N性能達到2V/V（6dB）的增益。平均值=2*150 kΩ/Ri（五/五）建議使用公差為1%或更好的電阻器來設(shè)置LM4670的增益。國際扶輪社電阻器應(yīng)靠近LM4670的輸入引腳。保持輸入軌跡彼此接近在高噪音環(huán)境中，相同長度的CMRR良好，有助于抑制噪音LM4670。耦合到物理上彼此接近的輸入軌跡上的噪聲將是共模，并且很容易被LM4670拒絕。在某些應(yīng)用中或當(dāng)電源為單端時，可能需要輸入電容器（見圖27和圖29）。輸入電容器需要阻斷電源處的任何直流電壓，以便看到直流電壓LM4670的輸入端子之間是0V。輸入電容器用輸入產(chǎn)生一個高通濾波器電阻，Ri。高通濾波器的–3dB點可通過方程式3找到。fC=1/（2πRi Ci）（赫茲）

輸入電容器也可用于去除低音頻頻率。小音箱不能再現(xiàn)低音低音頻率因此可能需要濾波。當(dāng)LM4670使用單端電源時，電源接地上的噪聲被電容耦合到地上的+輸入引腳視為輸入信號（參見圖29至圖31）。將高通濾波器點設(shè)置為高于電源噪聲頻率217Hz（a）例如，GSM手機會過濾掉這些噪音，這樣它就不會被放大并在輸出端聽到。電容器阻抗匹配建議公差為10%或更好。

差分電路配置

LM4670可用于多種不同的電路配置。最簡單、性能最好的是DC耦合的差分輸入配置如圖26所示。上面的等式2用于確定國際扶輪社所需增益的電阻器。輸入電容器可以在圖27所示的差分配置中使用。上面的等式3用于確定Ci電容器的值，以獲得期望的頻率響應(yīng)，這是由Ci和Ri。上面的等式2用于確定Ri的值所需增益的電阻器LM4670可用于放大多個音頻源。圖28顯示了一個雙差分輸入配置。每個輸入的增益可以使用Ri獨立設(shè)置，以獲得最大的設(shè)計靈活性每個輸入和方程式2的電阻。輸入電容器可用于一個或多個電源，以及不同的頻率響應(yīng)取決于電源或直流電壓是否需要與電源阻斷。

單端電路配置

LM4670也可用于單端電源，但需要輸入電容器來阻斷任何直流at輸入端子。圖29顯示了典型的單端應(yīng)用程序配置。增益方程，方程2和頻率響應(yīng)方程3適用于單端結(jié)構(gòu)，如圖29所示。當(dāng)使用多個單端電源時，如圖30所示，每個輸入端的阻抗端子應(yīng)相等。要找到與輸入引腳+IN相連的Ci3和Ri3的正確值計算了所有單端源的阻抗。單端源相互平行。通過計算所有電容和電阻的并聯(lián)組合，得到等效電容和電阻Ci3和Ri3Civalues然后是所有Ri值。下面的方程式4和方程式5適用于任何數(shù)量的單端源。

Ci3=Ci1+Ci2+Cin。。。（F）

Ri3=1/（1/Ri1+1/Ri2+1/Rin…（Ω）

LM4670還可以使用單端和差分源的組合。一個典型的應(yīng)用程序單端源和一個差分源如圖31所示。利用疊加原理外部組件值可由上述與配置相對應(yīng)的方程式確定。

除了應(yīng)用電路所需的最小零件外，在評估電路板，使傳統(tǒng)的音頻測量可以方便地進行，而不需要額外的設(shè)備。這是一個平衡輸入，接地差分輸出低通濾波器，3dB頻率約35kHz，板上終端電阻為300Ω（見圖32）。注意電容性負載元素返回地面。這對于共模抑制來說不是最佳的，但是由于獨立的脈沖格式在每個輸出端都有大量的高頻共模輸出上的組件。接地電容濾波器元件將電路板上的該元件衰減至降低對分析儀器的高頻共模抑制比要求。即使使用接地濾波器，音頻信號仍然是差分的，因此需要對任何分析進行差分輸入與之相連的儀器。大多數(shù)實驗室儀器的輸入端帶有BNC連接器，它們是不差分的因為BNC的環(huán)通常是接地的。常用的音頻精度分析儀是差分的，但它能夠準(zhǔn)確地拒絕快脈沖350ns的寬度值得懷疑，因此必須安裝車載測量濾波器。當(dāng)有疑問或信號需要單端，使用音頻信號轉(zhuǎn)換器將差分輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出。根據(jù)音頻轉(zhuǎn)換器的特性，音頻信號可能會有一些衰減為了正確衡量績效，需要考慮這些因素。在測量濾波器的輸出端進行的測量相對于未經(jīng)濾波的主濾波器受到衰減即使是音頻輸出。這是由于與終端相互作用的電感器的電阻造成的電阻器（300Ω），通常約為-0.25dB（3%）。換句話說，電壓水平（和相應(yīng)的功率通過測量過濾器顯示的水平略低于負載時的實際值放在未過濾的輸出上。測量用濾波器中的這個小損耗給出了較低的輸出功率讀數(shù)比實際發(fā)生在未過濾的輸出及其負載上的情況。

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