功能描述

LM4670是一個(gè)完全集成的單電源高•無需輸出濾波器電感負(fù)載高效率開關(guān)音頻放大器。它的特點(diǎn)是外部可配置增益創(chuàng)新調(diào)制器，消除LC輸出非?？斓拈_啟時(shí)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(jì)數(shù)，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，以及“點(diǎn)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(hù)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(dòng)電話和其他便攜式通信應(yīng)用設(shè)備。在一個(gè)5V電源上運(yùn)行，它是能夠連續(xù)驅(qū)動(dòng)4Ω揚(yáng)聲器負(fù)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(dòng)一個(gè)8Ω揚(yáng)聲器，集成電路的效率在3.6伏，100毫瓦時(shí)轉(zhuǎn)化為8Ω揚(yáng)聲器，

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

LM4670的揚(yáng)聲器負(fù)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(dòng)一個(gè)8Ω揚(yáng)聲器，集成電路的效率在3.6伏，100毫瓦時(shí)轉(zhuǎn)化為8Ω揚(yáng)聲器，

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

手機(jī)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(yáng)聲器負(fù)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(dòng)一個(gè)8Ω揚(yáng)聲器，集成電路的效率在3.6伏，100毫瓦時(shí)轉(zhuǎn)化為8Ω揚(yáng)聲器，

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

8Ω揚(yáng)聲器3.6V、600mW時(shí)的效率，

LM4670的特點(diǎn)是低功耗88%（典型值）

關(guān)機(jī)模式。關(guān)閉可以通過

效率為5V，1W輸入8Ω揚(yáng)聲器，87%驅(qū)動(dòng)關(guān)機(jī)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(gè)

總關(guān)閉電源電流，0.01μA源，通過對(duì)信號(hào)進(jìn)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(duì)于接地針腳進(jìn)行測(cè)量。

（2） 絕對(duì)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(yàn)條件下的規(guī)范。這假設(shè)設(shè)備位于運(yùn)行額定值。對(duì)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(gè)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(duì)最大額定值中給定的數(shù)值，以兩者為準(zhǔn)是比較低的。對(duì)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(jī)器型號(hào)，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(duì)于接地針腳進(jìn)行測(cè)量。

（2） 絕對(duì)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(yàn)條件下的規(guī)范。這假設(shè)設(shè)備位于運(yùn)行額定值。對(duì)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(gè)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(cè)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(jì)、測(cè)試或統(tǒng)計(jì)分析確定。

（6） 在正常的房間環(huán)境下測(cè)量關(guān)機(jī)電流。在陽(yáng)光直射下，ISD最大增加2μa關(guān)機(jī)引腳應(yīng)盡可能靠近GND，以實(shí)現(xiàn)最小的關(guān)機(jī)電流。請(qǐng)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(fù)載的降低，這種差異增大。

（8） 當(dāng)驅(qū)動(dòng)4Ω負(fù)載至大于10%THD+N時(shí)，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(qǐng)信息

通用放大器功能

輸出由兩個(gè)信號(hào)組成，由兩個(gè)信號(hào)組成瞬間從近地電位到VDD。兩個(gè)輸出可以獨(dú)立地脈沖，除了它們可能永遠(yuǎn)不會(huì)同時(shí)脈沖，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致BTL負(fù)載上的電壓為零。最小值每個(gè)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(gè)較寬的脈沖，以實(shí)現(xiàn)有效的100%占空比。這將在給定的電源電壓和負(fù)載阻抗下產(chǎn)生最大音頻輸出功率。LM4670可以實(shí)現(xiàn)比AB類放大器更高的效率，同時(shí)保持可接受的THD性能。在LM4670輸出端發(fā)射的短（350ns）驅(qū)動(dòng)脈沖意味著可以通過最小負(fù)載電感。音頻放大器上典型的傳感器負(fù)載是非常無反應(yīng)（感應(yīng)）的。為了這個(gè)可以這么說，負(fù)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(fù)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(jì)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(hào)。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(fù)載。LM4670的功耗非常低。這是因?yàn)橛糜谛纬奢敵霾ㄐ蔚拈_關(guān)的導(dǎo)通電阻通常小于0.25Ω。這個(gè)離開了只有傳感器負(fù)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(jì)人員正在不斷縮小數(shù)字信號(hào)在限制電壓擺動(dòng)的情況下保持信噪比。LM4670是一個(gè)完全不同的具有差分輸入和輸出級(jí)的放大器。差分放大器放大兩個(gè)輸入信號(hào)。傳統(tǒng)的音頻功率放大器通常只提供單端輸入相對(duì)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(gè)外部交流耦合，直流閉鎖電容器。LM4670可以然而，作為一個(gè)單端輸入放大器使用，同時(shí)仍然保留其完全不同的優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)上，完全無關(guān)的信號(hào)可以放在輸入引腳上。LM4670只是放大了這種差異在信號(hào)之間。差分放大器的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)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(duì)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(xiàng)

隨著輸出功率的增加，放大器、負(fù)載和電源產(chǎn)生電壓降。LM4670和負(fù)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?，增加電源線上的紋波也會(huì)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(fù)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(fù)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(jī)將提供最好的THD+N性能。在降低痕量電阻的同時(shí)電力飛機(jī)的使用也會(huì)產(chǎn)生寄生電容，有助于過濾電源線。

上升沿和下降沿相對(duì)于最小脈沖寬度（350ns）必然短，具有典型的上升和下降時(shí)間大約為16ns，取決于寄生輸出電容。歸納性傳感器負(fù)載的一個(gè)或兩個(gè)邊也會(huì)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(duì)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(hù)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(yáng)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(zhǎng)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(jià)值。

電源旁路

與任何功率放大器一樣，正確的電源旁路對(duì)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(duì)LM4670電源引腳旁路的需要。1μF鉭建議使用電容器。

關(guān)機(jī)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(jī)觸發(fā)點(diǎn)顯示為電氣系統(tǒng)中的典型值在停機(jī)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(jī)狀態(tài)下，最好在接地和電源之間切換，以達(dá)到最小電流使用。而LM4670可能會(huì)在接地和電源之間的停機(jī)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(shí)，也可觀察到THD增加在播放模式下關(guān)閉引腳。LM4670有一個(gè)連接在GND和關(guān)機(jī)引腳之間的內(nèi)部電阻器。這個(gè)電阻器的作用是當(dāng)關(guān)機(jī)引腳浮動(dòng)時(shí)，消除任何不需要的狀態(tài)變化。LM4670將進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)當(dāng)關(guān)機(jī)引腳保持浮動(dòng)狀態(tài)，或者如果沒有浮動(dòng)，當(dāng)關(guān)機(jī)電壓超過門檻。為使處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)的電源電流最小，應(yīng)將關(guān)機(jī)引腳驅(qū)動(dòng)至GND或左浮動(dòng)。如果停機(jī)引腳未驅(qū)動(dòng)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(jī)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(dá)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(guó)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(zhǎng)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(shí)，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(gè)高通濾波器電阻，Ri。高通濾波器的–3dB點(diǎn)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(shí)，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(hào)（參見圖29至圖31）。將高通濾波器點(diǎn)設(shè)置為高于電源噪聲頻率217Hz（a）例如，GSM手機(jī)會(huì)過濾掉這些噪音，這樣它就不會(huì)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(jiǎn)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(guó)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(gè)音頻源。圖28顯示了一個(gè)雙差分輸入配置。每個(gè)輸入的增益可以使用Ri獨(dú)立設(shè)置，以獲得最大的設(shè)計(jì)靈活性每個(gè)輸入和方程式2的電阻。輸入電容器可用于一個(gè)或多個(gè)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(gè)單端電源時(shí)，如圖30所示，每個(gè)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(jì)算了所有單端源的阻抗。單端源相互平行。通過計(jì)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(gè)典型的應(yīng)用程序單端源和一個(gè)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(duì)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(píng)估電路板，使傳統(tǒng)的音頻測(cè)量可以方便地進(jìn)行，而不需要額外的設(shè)備。這是一個(gè)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(fù)載元素返回地面。這對(duì)于共模抑制來說不是最佳的，但是由于獨(dú)立的脈沖格式在每個(gè)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(duì)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(hào)仍然是差分的，因此需要對(duì)任何分析進(jìn)行差分輸入與之相連的儀器。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室儀器的輸入端帶有BNC連接器，它們是不差分的因?yàn)锽NC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(cè)量濾波器。當(dāng)有疑問或信號(hào)需要單端，使用音頻信號(hào)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(hào)可能會(huì)有一些衰減為了正確衡量績(jī)效，需要考慮這些因素。在測(cè)量濾波器的輸出端進(jìn)行的測(cè)量相對(duì)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(cè)量過濾器顯示的水平略低于負(fù)載時(shí)的實(shí)際值放在未過濾的輸出上。測(cè)量用濾波器中的這個(gè)小損耗給出了較低的輸出功率讀數(shù)比實(shí)際發(fā)生在未過濾的輸出及其負(fù)載上的情況。

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