一个LM4809双音频功率放大器介绍

LM4809是一个双音频功率放大器，能够每通道输送105mW连续平均功率从5V电源输入0.1%（THD+N）的16Ω负载。Boomer音频功率放大器是专门为以最少的外部组件。因为LM4809不需要自举电容器或缓冲网络适用于低功耗便携式系统。单位增益稳定的LM4809可由外部配置增益设置电阻器。LM4809的特点是外部控制，低电平，微功耗关闭模式，以及内部热关机保护机制。
主要规格
105mW连续平均功率下1kHz时的n THD+n变成16Ω0.1%（典型值）
70mW连续平均功率下1kHz时的n THD+n变成32Ω0.1%（典型值）
关闭电流0.4微安（典型值）
特征
主动低停机模式
“点击和弹出”减少威廉希尔官方网站
低关断电流
LLP、MSOP和SO表面贴装包装
不需要自举电容器
单位增益稳定
应用
耳机放大器
个人计算机
麦克风前置放大器
掌上电脑

绝对最大额定值（注2）
电源电压6.0V

储存温度−65°C至+150°C
静电放电敏感性（注4）3.5kV
ESD机型号（注8）250V
结温（TJ）150℃
焊接信息（注1）
小轮廓包
气相（60秒）215℉
红外线（15秒）220摄氏度
热阻
θJA（SO）170摄氏度/瓦
θJC（SO）35摄氏度/瓦
θJA（MSOP）210摄氏度/瓦
θJC（MSOP）56摄氏度/瓦
θJA（LLP）117摄氏度/瓦（注9）
θJA（LLP）150摄氏度/瓦（注10）
θJC（LLP）15摄氏度/瓦
运行额定值
温度范围
TMIN≤T A≤TMAX−40度数C≤T A≤85度数C 供电电压（VCC）2.0V≤VCC≤5.5V
注1：其他焊接表面贴装设备的方法见AN-450“表面贴装及其对产品可靠性的影响”。
电气特性（注2、3）
以下规范适用于VDD=5V，除非另有规定，否则限值适用于TA=25°C。

电气特性（注2、3）
以下规范适用于VDD=2.6V，除非另有规定，否则限值适用于TA=25°C。

注2：绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。
注3：除非另有规定，否则所有电压都是相对于接地引脚测量的。
注4：人体模型，100pF通过1.5公里欧姆电阻器。
注5：典型规范规定为+25℃，代表最可能的参数规范。
注6：测试限值保证达到国家的AOQL（平均出厂质量水平）。
注7：数据表最小/最大规格限值由设计、试验或统计分析保证。
注8：机器模型ESD试验包含在规范EIAJ IC-121-1981中。将200pF电容充电至规定电压，然后直接放电至无外部串联电阻的集成威廉希尔官方网站（放威廉希尔官方网站径电阻必须小于50欧姆）。
注9：给定的θJA适用于封装在LDA08B中的LM4809，其中暴露的Dap焊接到面积等于暴露的Dap本身。
注10：给定θJA适用于封装在LDA08B中的LM4809，其暴露的Dap未焊接到任何印刷威廉希尔官方网站板铜上。
典型性能特征

应用程序信息
微功率关机
施加在停机引脚上的电压控制LM4809的关机功能。通过向关机引脚施加逻辑低电压来启动微电源关机。逻辑阈值通常为VDD/2。激活时LM4809的微电源关闭功能关闭了放大器的偏置威廉希尔官方网站，降低了电源电流。低谷通过施加尽可能接近关闭引脚的接地电压。高于GND的电压可能会增加关闭电流。有几种方法可以控制微电源的关闭。其中包括使用单刀单掷开关微处理器，或微控制器。使用开关时，将外部100kΩ下拉电阻器连接到关闭引脚和接地。将开关连接到关闭pin和VDD。选择正常的放大器操作通过关闭开关。打开开关连接通过下拉电阻器将管脚接地，启动微电源关闭。开关和电阻器确保停机销不会浮动。此预处理将排出不需要的状态更改。在带有微处理器或微控制器的系统中，使用数字输出应用关闭引脚的控制电压。用有源威廉希尔官方网站驱动关闭引脚可消除下拉电阻。
EXPOSED-DAP封装印刷威廉希尔官方网站板安装考虑LM4809的暴露式Dap（模具连接叶片）组件（LD）在模具和安装和焊接零件的印刷威廉希尔官方网站板。这个允许从模具向周围快速传热印刷威廉希尔官方网站板铜痕迹，地面，和周围空气。LD封装应该将其DAP焊接到铜上印刷威廉希尔官方网站板上的衬垫。DAP的印刷威廉希尔官方网站板铜垫可以连接到一个大平面上的连续未断裂的铜。这个平面形成热质量、热沉和辐射区。然而，由于LM4809是为耳机应用而设计的，因此它将铜平面连接到DAP的PCB上不需要铜垫。LM4809的功耗典型性能特性的vs输出功率曲线表明，最大功耗为每个放大器45mW，带5V电源和32Ω负载。关于印刷威廉希尔官方网站板的进一步详细和具体信息LD（LLP）封装的布局、制造和安装可向美国国家半导体封装工程师协会（National Semiconductor’s Package Engineer ing Group）索取，申请说明AN1187。功耗使用任何电源时，功耗都是一个主要问题必须完全理解放大器，以确保成功的设计。方程1表示最大功率单端放大器的损耗点给定电源电压并驱动指定的输出负载。

因为LM4809有两个运算放大器封装，最大内部功耗点为是方程1的两倍。甚至由于内部功耗大，LM4809可以不需要在大范围的环境温度下进行散热。从等式1中，假设5伏电源和负载为32Ω，最大功耗为40mW每个放大器。因此，最大封装损耗点是80兆瓦。获得的最大功耗点不得大于产生的功耗从等式2：

对于MUA08A包装，θJA=210癨C/W。TJMAX=150癨CLM4809。取决于环境温度系统环境，方程式2可用于集成威廉希尔官方网站支持的最大内部功耗包装。如果方程1的结果大于方程2，则电源电压必须降低，负载阻抗增加或TA减小。为了5V电源的典型应用，负载为32Ω，最大环境温度最高结温约为133.2摄氏度如果设备运行在最大值附近功耗点。功耗是输出功率，因此，如果典型操作不在最大功耗点，环境温度可相应增加。有关低输出功率的功耗信息，请参阅典型的性能特性曲线。
电源旁路
与任何功率放大器一样，正确的电源旁路是低噪声和高功率电源的关键拒绝。通常采用5V调节器的应用使用10μF与0.1μF滤波电容器并联，以稳定调节器的输出，降低电源线上的噪声，改善电源的瞬态响应。然而，他们存在并不能消除对局部1.0μF的需要钽旁路电容连接在LM4809的电源引脚和接地。保持导线长度以及连接LM4809的电容器的轨迹电源引脚和接地尽可能短。在旁路引脚和接地提高了内部偏置电压的稳定性提高了放大器的PSRR。PSRR改进随着旁路管脚电容值的增加而增加。也一样然而，大，增加了放大器的开启时间。这个旁路电容值的选择，特别是CB，取决于在所需的PSRR需求上，单击并弹出性能（如本节所述，选择适当的外部组件）、系统成本和大小限制。选择合适的外部组件优化LM4809的性能需要正确选择外部组件。尽管LM4809运行当使用宽公差的外部组件时，通过优化组件值可以获得最佳性能。LM4809是单位增益稳定，给设计师最大设计灵活性。收益应设置为不超过给定的应用程序需要。这样放大器就可以实现最小THD+N和最大信噪比。这些参数被破坏为闭环增益增加。然而，低增益要求输入信号具有更大的电压波动以获得最大输出权力。幸运的是，许多信号源，如音频
申请资料（续）
编解码器输出1VRMS（2.83VP-P）。请参考音频功率放大器设计部分，了解有关选择适当增益的更多信息。输入输出电容值选择放大最低的音频频率需要很高的值输入和输出耦合电容器（图1中的CI和CO）。在便携式设计中，一个高价值的电容器可能是昂贵的，并且可能会降低空间效率。在很多情况下，但是，在便携式系统中使用的扬声器内部或外部，几乎没有能力再现信号低于150赫兹。使用扬声器的应用程序使用高性能的输入和输出电容值。除了影响系统成本和规模外，Ci还影响LM4809的点击和弹出性能。规模pop与输入电容器的大小成正比。因此，可以通过选择输入电容器来最小化持久性有机污染物不高于满足所需值的值-3dB频率。请参阅优化单击和Pop降低性能部分关于点击和弹出性能的讨论。如图1所示，输入电阻RI和输入电容器，产生使用方程式（3）找到的−3dB高通滤波器截止频率。另外输出负载RL，输出电容CO，产生a-3db方程（4）定义的高通滤波器截止频率。

此外，在选择系统中使用的某种电容器。不同的电容器的类型（钽、电解、陶瓷）有独特的性能特点，可能影响整体系统性能。
旁路电容值选择
除了尽可能减小输入电容器的尺寸外，还应仔细考虑电容器的CB值连接到旁路引脚。因为CB决定了LM4809快速稳定运行，其值为在最小化开机持久性有机污染物时至关重要。越慢LM4809的输出斜坡到他们的静态直流电压（名义上是1/2 VDD），越小的开关弹出。选择CB等于4.7μF，且Ci值较小（在0.1μF至0.47μF），产生无点击和无弹出关闭功能。如上所述，选择Ci不大于比所需的带宽有助于最小化咔嚓咔嚓一声。优化点击和弹出减少性能LM4809包含最小化开启和关闭瞬变或“咔嗒咔嗒”声。对于这次讨论，接通指施加电源电压或关闭模式停用时。在开机过程中LM4809的内部放大器被配置为单位增益缓冲器。内部电流源给电容器充电以受控的线性方式安装在旁路销上。收益内部放大器保持统一直到电压接通旁路引脚达到1/2 VDD。一旦电压接通旁路管脚稳定，设备完全工作。在设备开启期间，会创建一个瞬态（pop）从输入和输出之间的电压差当旁路引脚上的电压达到1/2 VDD时，放大器。在此讨论中，放大器的输入是指RI和CI之间的节点，理想情况下，输入和输出跟踪施加在旁路引脚上的电压。在开机过程中缓冲器配置的放大器输出为输入电容器、CI充电，通过输入电阻，RI 这个输入电阻延迟CI的充电时间，从而导致电压输入和输出之间的差异导致瞬变（pop）。高值电容器需要更多时间当用固定电流充电。降低CI和国际扶轮将以牺牲期望的-3dB频率。尽管旁路管脚电流不能修改，改变断路器的大小可以改变设备的开启时间“咔嚓咔嚓”声的大小。增加CB降低了开启持久性有机污染物的数量。然而，这提出了一个折衷方案：随着断路器尺寸的增加，开启时间增加了。两者之间存在线性关系断路器的尺寸和开启时间。以下是一些典型的各CB值的开启时间：

为了消除“咔嗒咔嗒”声，所有电容器必须开机前放电。快速切换VDD可能无法允许电容器完全放电，这可能导致“咔嚓咔嚓”。在单端配置中，输出通过CO与负载耦合。该电容器通常有高价值。CO通过内部20kΩ电阻器放电。根据CO的大小，放电时间常数可以比较大。减少单端瞬态模式下，外部1kΩ–5kΩ电阻器可与内部20kΩ电阻器放置在同等位置。使用的权衡这个电阻是增加的静态电流。
音频功率放大器设计双70mW/32Ω音频放大器的设计鉴于：功率输出70mw负载阻抗32Ω输入电平1 Vrms（最大值）输入阻抗20kΩ带宽100赫兹–20千赫±0.50分贝设计从规定最低供电电压开始获得指定输出功率所必需的。单程
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找到最小供电电压是用输出功率典型性能特性部分的vs电源电压曲线。另一种方法，使用等式（5），是计算达到所需的峰值输出电压给定负载阻抗的期望输出功率。为了计算放大器的压降电压，根据压降电压与电源电压之间的关系，在典型的性能特性曲线，必须是添加到由等式（5）得到的结果中。为了一个单端应用，结果为方程（6）。

32Ω负载的输出功率与电源电压关系图表示最小电源电压为4.8V。这很容易由常用的5V电源电压满足。额外的电压创造了净空的好处，允许LM4809将产生超过70mW的峰值输出功率无卡滞或其他声音失真。选择电源电压也不得造成违反最大功耗如上所述功率损耗部分。记住最大值方程（1）中的功耗点必须乘以因为里面有两个独立的放大器。一旦功率耗散方程所需增益可由等式（7）确定。

因此，最小增益1.497允许LM4809达到全输出摆幅，保持低噪音和THD+N性能。对于这个例子，让AV=1.5。放大器的总增益通过输入（Ri）和反馈（Rf）电阻器。具有所需的输入阻抗设为20kΩ时，使用公式计算出反馈电阻（八）

Rf值为30kΩ。此设计的最后一步是设置放大器的-3db频率带宽。达到预期的±0.25分贝通过频带幅度变化极限，低频响应必须至少扩展到带宽下限的五分之一高频响应必须至少达到5乘以带宽上限。两者的增益变化响应限制为0.17分贝，在±0.25分贝渴望的限制。结果是

如“外部组件”一节所述，两个与Ci连用，并与RL合作，创建一阶高通滤波器。因此，为了在±0.5dB范围内获得所需的100Hz低频响应，必须取两极考虑到了。两个单阶滤波器的组合在相同频率下形成二阶响应。这个导致信号在5倍之外下降0.34dB从单阶滤波器-3dB点。因此，频率在下列方程式中使用20Hz，以确保在100Hz下，响应优于0.5dB。