#基于MAX9700的数字音频功率放大器

基于MAX9700的数字音频功率放大器

摘要：采用直接数字放大技术，设计了基于MAX9700的数字音频功率放大器，该系统与线性音频放大器(如A类、B类和AB类)相比，在功效上有相当的优势。控制功能由AT89S51实现.测试结果表明: MAX9700可为8 Ω负载提供1.2 W功率，效率高达90％以上，性价比较高。

引言

随着电子产品的数字化进程不断演进，音响设备(尤其是其中的关键产品功率放大器)的数字化也提上了日程。目前市场上很多功放产品都打出了“数字”的旗号，但其中有很多只是对产品进行了一些数字化处理，严格意义上只能称作数字化功放，真正的音频信号还是模拟的.数字功放是指在信号的处理过程中采用的是数字音频信号，用开关的方式放大信号。数字功放最大的特点是效率高，对电源及散热的要求大大降低，此外还有输出功率大、频响宽、体积小、信噪比高等优点。MAX9700单声道D类数字音频功率放大器具有AB类放大器的性能和D类放大器的效率，并可节省板上空间，大幅降低很多便携式／紧凑型应用的成本，同时可延长电池寿命，并且采用D类结构时，效率高达90％以上。

一、设计构想：利用HiFi级功放芯片制作一款全数字音频功率放大的Hi-Fi

集成功放，它应当达到以下下几点基本要求：

1，低失真度

2，低噪声

3，高分离度

4，音量数字调节

5，性价比高

6，效率高

二、方案论证

方案1：采用ad827做前置放大电路，CS5333作为模数转换电路，DPPC2006作为数字音频处理器，并兼有数字音量调节功能。后级PWM放大采

用74HC541芯片组成的MOS管H桥互补对称放大电路和低通滤波器

(LPF)，能够达到低失真低噪声级高分离度高效率的要求。

方案2：采用LM358做前置放大电路，单片机Atmega8L作为数字音频处理器，并兼有数字音量调节功能。功率放大电路由6只常用的三极管组成同

相驱动方式实现数字功放功能。基本上能够达到低噪声级高分离度

的要求。

方案3：采用opa2134做前置放大电路，MAX9700作为数字音频处理器，并具有功率放大功能，M62429做数字音量调节。并由AT89C51控制左

右声道及音量等，能够达到低失真低噪声级高分离度的要求。

方案选择：

方案1，ad827是目前功放前级中性能最好的；数字功放处理芯片DPPC2006是具有我国完全自主知识产权的Hi-Fi级全数字6通道音频功放编码处理芯片。该芯片具有6通道全数字(PCM)输入和独立脉宽编码(PWM)输出；每声道音量可独立调整，124级增减可调；352.8kHz或384kHz高速开关频率；支持24bit多脉宽脉冲差值编码、噪声整形、平衡电桥等技术；6通道数据输入，采样率支持32kHz～768kHz；内置S/PDIF接收器，采样率支持44.1kHz～96kHz;内置输入数据组选择电路;供电+3V～+5.5V。模数转换电路采用CIRRUS公司推出的26bit，96kHz 立体声音频专用模数转换器CS5333。完整的后级PWM放大由MOS管H桥互补对称放大电路和低通滤波器(LPF)构成，电路中用74HC541或天奥的DB802芯片.选用不同电流的MOSFET，即可得到80W～300W的输出功率，如图1所示。

图1DPPC2006的数字音频功率

由于一块AD827就近一百块，DPPC2006功能强大价格不菲，一般用于高端数字音响设备中，综合考虑该方案虽然能够达到所要求功能，但性价比低。

方案2， LM358为单电源双运放，增益频带宽为1MHz，也可双单源工作。单片机Atmega8L内部自带的十位模数转换器转换即可，然后用Atmega8L的OCR1A

和OCR1B引脚产生占空可变的脉冲串，即PWM。PWM信号是以一个固定频率为基础的，为了产生不同的模拟电平，可以通过改变这个脉冲串的占空比实现。要输出高的模拟电平，就增大占空比，反之减小。这样，通过PWM就将模拟信号转换为数字信号，将PWM信号通过功放管进进一步放大，再通过低通滤波器就可以产生模拟电平了。功率放大电路由6只常用的三极管组成同相驱动方式实现，从而进一步降低了静态功耗，提高了效率。

该方案中是采用单片机Atmega8L作为数字音频处理电路，虽能有音频信号输出，但与专业的数字音频处理芯片相比还有很多不足之处，且程序编写不易。

方案3，OPA2134音频前置放大电路基本上采用官方推荐电路；MAXIM公司的D类数字音频放大器MAX9700与线性音频放大器(如A类、B类和AB类)相比，在功效上有相当的优势。对于线性放大器(如AB类)来说，偏置元件和输出晶体管的线性工作方式会损耗大量功率。而MAX9700的晶体管只是作为开关使用，主要用来控制流过负载的电流方向，所以，其输出级的功耗极低。MAX9700单声道D类数字音频功率放大器具有AB类放大器的性能和D类放大器的效率，并可节省板上空间，大幅降低很多便携式／紧凑型应用的成本，同时可延长电池寿命。由于采用D类结构。MAX9700可为8 Ω负载提供1.2 W功率，效率高达90％以上；M62429音量控制是日本三菱公司的音量控制IC，音量调节范围是0-83dB，控制精度每步1dB，并由单片机AT89C51完成音量调节、显示、声道、静音等控制功能。MAX9700内部电路如图2所示。

MAX9700的关键特性如下：

◇无滤波放大器，符合FCC辐射标准，符合100 mm电缆传输标准；

◇具有独特的扩频模式，与传统方案相比，其辐射性能可改善5 dB；

◇可选外部SYNC输入；

◇简单的主从配置，适合立体声操作；

◇可达到94％的效率；

◇可为8 Ω负载提供1.2 W功率；

◇具有0.01％低THD+N和较高的PSRR (217Hz时72 dB)

◇有集成的杂音抑制功能；

◇静态电流低(4mA)；

◇低功耗关断模式(0.1μA)；