一般說明

LM4890是一個(gè)主要設(shè)計(jì)的音頻功率放大器適用于移動電話和其他通訊設(shè)備的高要求應(yīng)用。它有能力向8ΩBTL提供1瓦連續(xù)平均功率5伏直流電失真小于1%的負(fù)載（THD+N）電源。Boomer音頻功率放大器是專門為提供高質(zhì)量的輸出功率外部組件。LM4890不需要輸出耦合電容器或自舉電容器，因此非常適合移動電話和其他低電壓應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，功耗最低是首要要求。LM4890具有低功耗關(guān)機(jī)功能模式，通過用邏輯低。此外，LM4890還具有內(nèi)部熱關(guān)機(jī)保護(hù)機(jī)制。LM4890包含先進(jìn)的彈出和點(diǎn)擊電路消除在打開和關(guān)閉轉(zhuǎn)換。LM4890是單位增益穩(wěn)定的，可以通過外部增益設(shè)置電阻器。

主要規(guī)格

217Hz時(shí)的j PSRR，VDD=5V（圖1）62dB（典型）

5.0V和1%THD 1W的功率輸出（典型值）

3.3V和1%THD 400mW功率輸出（典型）

關(guān)機(jī)電流0.1μA（典型值）

特征

提供節(jié)省空間的包裝：micro SMD，MSOP，SOIC和LLP

超低電流關(guān)機(jī)模式

BTL輸出可以驅(qū)動電容性負(fù)載

改進(jìn)的彈出和點(diǎn)擊電路消除了噪音

打開和關(guān)閉轉(zhuǎn)換

2.2-5.5V操作

無輸出耦合電容器、緩沖網(wǎng)絡(luò)或需要自舉電容器

熱關(guān)機(jī)保護(hù)

單位增益穩(wěn)定

外部增益配置能力

應(yīng)用

移動電話

PDA

便攜式電子設(shè)備

絕對最大額定值（注2）

電源電壓（注11）6.0V

儲存溫度−65˚C至+150˚C

輸入電壓−0.3V至VDD+0.3V

功耗（注3）內(nèi)部有限

ESD敏感度（注4）2000V

結(jié)溫150˚C

熱阻

θJC（SOP）35˚C/W

θJA（SOP）150˚C/W

θJA（8凸點(diǎn)微貼片，注12）220˚C/W

θJA（9凸點(diǎn)微貼片，注12）180˚C/W

θJC（MSOP）56˚C/W

θJA（MSOP）190攝氏度

θJA（LLP）220˚C/W

焊接信息

參見AN-1112“微片式晶片級芯片規(guī)模包。”

參見AN-1187“無鉛引線框架組件（LLP）”

運(yùn)行額定值

溫度范圍

TMIN≤TA≤TMAX−40˚C≤TA≤85˚C

電源電壓2.2V≤VDD≤5.5V

電氣特性VDD=5V（注1、2、8）

以下規(guī)格適用于圖1所示的電路，除非另有規(guī)定。TA=25°C時(shí)的限值

電氣特性VDD=3V（注1、2、8）

以下規(guī)格適用于圖1所示的電路，除非另有規(guī)定。TA=25°C時(shí)適用限值。

電氣特性VDD=3V（注1、2、8）

以下規(guī)格適用于圖1所示的電路，除非另有規(guī)定。限制適用于TA=25℃（續(xù)）

電氣特性VDD=2.6V（注1、2、8）

以下規(guī)范適用于圖1所示電路，除非另有規(guī)定。TA=25°C時(shí)適用限值。

注1：除非另有規(guī)定，否則所有電壓均相對于接地引腳進(jìn)行測量。

注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)備的工作條件功能性的，但不保證特定的性能限制。電氣特性說明特定試驗(yàn)條件下的直流和交流電氣規(guī)范保證特定性能限制。這假設(shè)設(shè)備在工作額定值范圍內(nèi)。對于無限制的參數(shù)，規(guī)格不作保證然而，典型值是設(shè)備性能的良好指示。

注3：最大功耗必須在高溫下降低，并由TJMAX、θJA和環(huán)境溫度TA決定。最大值允許的功耗為PDMAX=（TJMAX–TA）/θJA或絕對最大額定值中給定的數(shù)值，以較低者為準(zhǔn)。對于LM4890，請參閱功率降額曲線以獲取更多信息。

注4：人體模型，100 pF通過1.5 kΩ電阻器放電。

注5：機(jī)器型號，220 pF–240 pF通過所有引腳放電。

注6：典型值在25℃下測量，代表參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

注7：限值保證為國家AOQL（平均出廠質(zhì)量水平）。

注8：僅適用于micro SMD，在正常的室內(nèi)環(huán)境下測量關(guān)機(jī)電流。在陽光直射下，ISD最大增加2μa。

注9：數(shù)據(jù)表最小/最大規(guī)格限值由設(shè)計(jì)、試驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)分析保證。

注10：ROUT是從每個(gè)輸出引腳到接地的測量值。該值表示10k歐姆輸出電阻和兩個(gè)20k電阻的并聯(lián)組合歐姆電阻器。

注11：如果產(chǎn)品處于關(guān)機(jī)模式，且VDD超過6V（最大為8V VDD），則大部分過電流將流過ESD保護(hù)電路。如果源阻抗將電流限制在最大10毫安，則部件將受到保護(hù)。當(dāng)VDD大于5.5V小于6.5V時(shí)，如果零件啟用，雖然使用壽命會縮短，但不會造成任何損壞。在沒有電流限制的情況下，超過6.5V的操作將導(dǎo)致永久性損壞。

注12：所有凸塊具有相同的熱阻，當(dāng)用于降低熱阻時(shí)，貢獻(xiàn)相等。所有的顛簸都必須連接起來才能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的熱阻。

注13：器件中的最大功耗（PDMAX）發(fā)生在輸出功率水平顯著低于全輸出功率時(shí)。PDMAX可以用公式1顯示在應(yīng)用部分。也可以從功耗圖中獲得。

注14:PSRR是系統(tǒng)增益的函數(shù)。規(guī)范適用于圖1中AV=2的電路。更高的系統(tǒng)增益將使PSRR值降低增益增加。系統(tǒng)增益為10表示增益增加14dB。電源抑制比將降低14分貝，適用于所有工作電壓。

典型性能特征

申請信息

橋接配置說明

如圖1所示，LM4890有兩個(gè)可操作的內(nèi)部放大器，允許幾個(gè)不同的放大器配置。第一個(gè)放大器的增益可以外部配置，而第二個(gè)放大器內(nèi)部固定在單位增益，反轉(zhuǎn)配置。閉環(huán)增益第一個(gè)放大器通過選擇Rf與RIN的比率來設(shè)置而第二個(gè)放大器的增益是由兩個(gè)內(nèi)部20kΩ電阻器。圖1顯示放大器的輸出其中一個(gè)用作放大器2的輸入，這兩個(gè)都產(chǎn)生放大器產(chǎn)生的信號大小相同，但輸出相位相差180˚。因此，對于IC是平均值=2*（射頻/里恩）通過輸出Vo1和Vo2，通常稱為建立“橋接模式”。橋接模式操作是不同于傳統(tǒng)的單端放大器配置，即負(fù)載的一側(cè)接地。橋式放大器的設(shè)計(jì)在單端配置，因?yàn)樗峁┝蓑?qū)動到負(fù)載，從而使輸出擺幅加倍電源電壓。四倍的輸出功率是可能的與相同條件下的單端放大器相比。可實(shí)現(xiàn)輸出功率的增加假定放大器沒有電流限制或限流。為了選擇一個(gè)放大器的閉環(huán)增益而不引起過度的削波，請參考音頻功率放大器設(shè)計(jì)部分。網(wǎng)橋配置，例如LM4890中使用的那種，與單端放大器相比，還具有第二個(gè)優(yōu)勢。因?yàn)椴罘州敵鯲o1和Vo2是有偏的一半供電時(shí)，負(fù)載上不存在凈直流電壓。這個(gè)不需要輸出耦合電容在單電源單端放大器配置中需要。在沒有輸出耦合電容器的情況下負(fù)載偏差會導(dǎo)致內(nèi)部IC功耗和揚(yáng)聲器可能損壞。

EXPOSED-DAP封裝PCB安裝

LM4890LD的注意事項(xiàng)

LM4890LD的暴露式DAP（模具連接葉片）封裝（LD）在模具和部件安裝和焊接到的PCB。這個(gè)LM4890LD封裝應(yīng)將其DAP焊接到LM4890LD下的接地銅墊（散熱器NC引腳、非連接引腳和接地引腳也應(yīng)直接連接連接到這個(gè)銅墊散熱片區(qū)域）。的面積銅墊（散熱器）可根據(jù)LD功率確定降額圖。如果多層銅散熱片面積則這些內(nèi)層或背面的銅散熱片各區(qū)域應(yīng)通過4（2 x 2）通孔相互連接。這些通孔的直徑應(yīng)在0.013英寸之間0.02英寸，間距0.050英寸。確保通過電鍍和焊料填充通孔實(shí)現(xiàn)高效導(dǎo)熱。有關(guān)PCB的更多詳細(xì)信息LLP封裝的布局、制造和安裝可從National Semiconductor的封裝工程部獲得申請注釋AN1187

功率損耗

在設(shè)計(jì)成功的放大器，無論放大器是橋接的還是單端。權(quán)力增加的直接后果通過電橋放大器傳送到負(fù)載是內(nèi)部功耗。由于LM4890在一個(gè)封裝中有兩個(gè)操作放大器，最大內(nèi)部功耗是單端放大器的4倍。給定應(yīng)用程序的最大功耗可以從功率耗散圖或方程1中導(dǎo)出。PDMAX=4*（VDD）2/（2π2RL）（1）最重要的是不超過150˚C。TJMAX可以通過PDMAX和PC板箔的功率降額曲線面積。通過添加額外的銅箔，熱電阻可以減少應(yīng)用程序的數(shù)量，從而提高PDMAX。額外的銅箔可以添加到任何導(dǎo)線上連接到LM4890。參考LM4890參考設(shè)計(jì)板上的信息應(yīng)用程序良好散熱的例子。如果TJMAX仍然超過150˚C，然后必須進(jìn)行其他更改。這些變化可以包括降低電源電壓，提高負(fù)載阻抗，或降低環(huán)境溫度。內(nèi)部功耗是輸出功率函數(shù)。參考典型性能功率損耗信息的特性曲線不同的輸出功率和輸出負(fù)載。

電源旁路

與任何放大器一樣，正確的電源旁路對于低噪聲性能和高電源抑制。這個(gè)旁路和電源引腳上的電容器位置應(yīng)盡可能靠近設(shè)備。典型應(yīng)用采用帶10μF鉭或電解電容器的5V調(diào)節(jié)器和陶瓷旁路電容器供應(yīng)穩(wěn)定。這并不能消除繞過LM4890的電源節(jié)點(diǎn)。選擇旁路電容器，尤其是CBYPASS，取決于PSRR要求、點(diǎn)擊彈出性能（如“外部組件的正確選擇”一節(jié)所述）、系統(tǒng)成本和大小限制。

關(guān)機(jī)功能

為了在不使用時(shí)降低功耗LM4890包含一個(gè)關(guān)閉引腳，用于外部關(guān)閉放大器的偏置電路。此關(guān)閉功能將關(guān)閉引腳上的邏輯低時(shí)，放大器關(guān)閉。通過將停機(jī)引腳切換到接地，LM4890電源在空閑模式下，電流消耗將最小化。當(dāng)設(shè)備關(guān)閉引腳電壓低于閑置電流可能大于5VDC值為0.1μA。（怠速電流在停機(jī)時(shí)測量引腳接地）。在許多應(yīng)用中，微控制器或微處理器輸出用于控制關(guān)機(jī)電路，以提供快速、平穩(wěn)地過渡到停機(jī)狀態(tài)。另一個(gè)解決辦法是將單極單擲開關(guān)與外部上拉電阻器。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)關(guān)機(jī)引腳接地并禁用am放大器。如果開關(guān)斷開，則外部上拉電阻器將啟用LM4890。這個(gè)方案保證關(guān)閉銷不會浮動，從而防止不必要的狀態(tài)變化。

申請信息（續(xù)）

停機(jī)輸出阻抗

對于Rf=20k歐姆：ZOUT1（Out1和GND之間）=10k | | 50k | | Rf=6kΩZOUT2（Out2和GND之間）=10k |（40k+（10k | | Rf）)) =8.3kΩZOUT1-2（Out1和Out2之間）=40k |（10k+（10k | | Rf）)) =11.7千歐這些測量的-3dB衰減為600kHz正確選擇外部部件在使用集成功率放大器的應(yīng)用中，正確選擇外部元件是優(yōu)化器件的關(guān)鍵以及系統(tǒng)性能。而LM4890可以容忍外部組件組合，必須考慮組件值，以最大限度地提高系統(tǒng)整體質(zhì)量。LM4890是統(tǒng)一增益穩(wěn)定，這給設(shè)計(jì)師最大的系統(tǒng)靈活性。LM4890應(yīng)用于低增益配置以最小化THD+N值，以及最大化信噪比。低增益配置需要大的輸入信號以獲得給定的輸出功率。輸入信號等于或大于1Vrms來自音頻編解碼器等源。請參考部分，音頻功率放大器設(shè)計(jì)，更全面的解釋正確的增益選擇。除了增益，主要考慮因素之一是放大器的閉環(huán)帶寬。在很大程度上，頻帶寬度取決于外部元件的選擇如圖1所示。輸入耦合電容，CIN，形成一個(gè)限制低頻響應(yīng)的一階高通濾波器。應(yīng)根據(jù)需要選擇此值頻率響應(yīng)有幾個(gè)明顯的原因。

輸入電容器尺寸的選擇

大型輸入電容器既昂貴又占用空間用于便攜式設(shè)計(jì)。顯然，一定尺寸的電容器需要在低頻率下進(jìn)行耦合，而無需嚴(yán)重關(guān)注。但在許多情況下，揚(yáng)聲器用于便攜式系統(tǒng)，無論是內(nèi)部還是外部，都沒有能力再現(xiàn)100Hz至150Hz以下的信號。因此，使用大輸入電容器可能不會提高實(shí)際系統(tǒng)性能。除了系統(tǒng)成本和尺寸外，點(diǎn)擊和彈出性能還受輸入耦合電容器大小的影響，CIN公司。較大的輸入耦合電容需要更多的電荷達(dá)到其靜態(tài)直流電壓（名義上為1/2 VDD）。這個(gè)電荷通過反饋來自輸出，并且容易在設(shè)備啟用時(shí)創(chuàng)建POP。因此，通過最小化電容器尺寸基于必要的低頻響應(yīng)，打開的POP可以最小化。除了減小輸入電容器的尺寸外，還應(yīng)仔細(xì)考慮旁路電容器的值。旁路電容器，CBYPASS，是微型開啟式pops最關(guān)鍵的部件，因?yàn)樗鼪Q定了LM4890的速度打開。LM4890的輸出速度越慢靜態(tài)直流電壓（名義上為1/2VDD）越小打開pop。選擇CBYPASS等于1.0μF以及CIN值較小（在0.1μF至0.39μF范圍內(nèi)）應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)幾乎沒有點(diǎn)擊和彈出關(guān)閉功能。當(dāng)設(shè)備正常工作時(shí)，（無振蕩或摩托艇），當(dāng)CBYPASS等于0.1μF時(shí)，設(shè)備將更容易被打開的點(diǎn)擊和彈出。因此，建議在除最具成本敏感性的設(shè)計(jì)。

音頻功率放大器設(shè)計(jì)

一個(gè)1W/8Ω音頻放大器

鑒于：功率輸出1 Wrms

負(fù)載阻抗8Ω

輸入電平1 Vrms

輸入阻抗20 kΩ

帶寬100 Hz–20 kHz±0.25 dB

設(shè)計(jì)師必須首先確定最小供應(yīng)軌獲得規(guī)定的輸出功率。從輸出功率與電源電壓的關(guān)系圖在典型性能特性部分，電源軌可以很容易找到。確定最小支承軌的第二種方法是使用方程式2計(jì)算所需的Vopeak再加上輸出電壓。使用此方法，最小電源電壓為（Vopeak+（VOTOP+VODBOT）），其中VODBOT和vottop是根據(jù)典型性能下的電壓-電壓關(guān)系曲線推斷出來的特征部分。

5V是一種標(biāo)準(zhǔn)電壓，在大多數(shù)應(yīng)用中，它是供電軌的cho  sen。額外的電源電壓創(chuàng)造了頭部空間，使LM4890能夠重現(xiàn)過多的峰值1W，不會產(chǎn)生聲音失真。在這個(gè)時(shí)候設(shè)計(jì)師必須確保電源的選擇用輸出阻抗不違反條件在“功耗”一節(jié)中進(jìn)行了說明。一旦解決了功耗方程，所需的差分增益可由等式3確定。

根據(jù)方程式3，最小AVD為2.83；使用AVD=3。由于所需的輸入阻抗為20 kΩ，并且?guī)в蠥VD增益為3，Rf與RIN的比率為1.5:1時(shí)，分配結(jié)果為RIN=20 kΩ和Rf=30 kΩ。最后的設(shè)計(jì)步驟是解決必須說明的帶寬要求作為一對−3 dB頻率點(diǎn)。五倍于−3 dB點(diǎn)與通帶響應(yīng)相比降低0.17 dB優(yōu)于規(guī)定的±0.25 dB。fL=100Hz/5=20HzfH=20kHz*5=100kHz

申請信息（續(xù)）

如外部組件部分所述，RIN與CIN連接形成高通濾波器。CIN≥1/（2π*20 kΩ*20Hz）=0.397μF；使用0.39μF高頻磁極由期望頻率極點(diǎn)fH和差分增益AVD。當(dāng)AVD=3和fH=100kHz時(shí)，產(chǎn)生的GBWP=300kHz，比2.5兆赫。這個(gè)計(jì)算表明，如果設(shè)計(jì)師有需要為了設(shè)計(jì)具有更高差分增益的放大器LM4890在不占用帶寬的情況下仍然可以使用局限性。

LM4890是單位增益穩(wěn)定，不需要外部除了增益設(shè)置電阻之外的元件，一個(gè)輸入耦合電容器，以及典型應(yīng)用中的適當(dāng)電源旁路。但是，如果閉環(huán)微分增益大于如果需要大于10，則反饋電容器（C4）可以需要如圖2所示來限制放大器的帶寬。這個(gè)反饋電容器產(chǎn)生一個(gè)低通濾波器，消除可能的高頻振蕩。小心點(diǎn)在計(jì)算-3dB頻率時(shí)取，因?yàn)镽3和C4的不正確組合將導(dǎo)致前滾降20千赫。反饋電阻和電容器的典型組合，不會產(chǎn)生音頻頻帶高頻衰減是R3=20kΩ和C4=25pf。這些組件導(dǎo)致-3dB點(diǎn)約320 kHz。

PCB布局指南

本節(jié)提供混合信號的實(shí)用指南涉及各種數(shù)字/模擬電源和地面痕跡。設(shè)計(jì)師應(yīng)該注意到這些只是“經(jīng)驗(yàn)法則”的建議和實(shí)際效果將很大程度上取決于最終的布局。混合信號總布置圖建議電源和接地電路對于2層混合信號設(shè)計(jì)，隔離模擬電源的數(shù)字電源和接地跟蹤路徑以及地面跟蹤路徑。星型跟蹤路由技術(shù)（將單個(gè)跟蹤帶回到中心點(diǎn)，而不是以串行方式將跟蹤鏈接在一起）可以具有對低電平信號性能的主要影響。星跡路由是指使用單獨(dú)的記錄道來提供電力和接地到每個(gè)電路甚至設(shè)備。這項(xiàng)技術(shù)將需要更多的設(shè)計(jì)時(shí)間，但不會增加董事會的最終價(jià)格。唯一需要的額外零件將做些跳傘運(yùn)動員。

單點(diǎn)電源/接地連接

模擬功率跟蹤應(yīng)連接到數(shù)字通過單個(gè)點(diǎn)（鏈接）進(jìn)行跟蹤。“Pi過濾器”可能會有所幫助在最小化高頻噪聲耦合模擬和數(shù)字部分。進(jìn)一步建議在相應(yīng)的數(shù)字和模擬地面跟蹤上進(jìn)行數(shù)字和模擬功率跟蹤，以最小化噪聲耦合。數(shù)字和模擬元件的放置全數(shù)字元件和高速數(shù)字信號跟蹤應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離模擬部件和電路痕跡。避免典型的設(shè)計(jì)/布局問題避免接地回路或運(yùn)行數(shù)字和模擬軌跡在同一PCB層上彼此平行（并排）。當(dāng)痕跡必須相互交叉時(shí)，以90度角交叉。以90度角運(yùn)行數(shù)字和模擬軌跡其他盡量從上到下都會最小化電容噪聲耦合和串?dāng)_。

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