Maxim公司的MAX98357A/MAX98357B是数字脉码调制(PCM)输入D类放大器,提供AB类音频性能和D类效率,有五个可选择的增益设定(3dB, 6dB, 9dB, 12dB和15dB),单电源2.5V-5.5V工作,5V 4Ω时的输出功率为3.2W,效率92% (RL = 8Ω, POUT = 1W),输出噪音25μVRMS (AV = 15dB),1kHz时的THD+N为0.015%,主要用在笔记本电脑和上网本(Netbook),手机和平板电脑.本文介绍了MAX98357A/MAX98357B主要特性,功能框图和几种应用电路,以及MAX98357开发板DEV(WLP)主要特性,框图,电路图,材料清单和PCB设计图.

The MAX98357A/MAX98357B are digital pulse-code mod­ulation (PCM) input Class D power amplifiers that provide Class AB audio performance with Class D efficiency. These ICs offer five selectable gain settings (3dB, 6dB, 9dB, 12dB, and 15dB) in I2S/left-justified mode set by a single gain select input and a fixed 12dB gain in TDM mode.

The digital audio interface is highly flexible with the MAX98357A supporting I2S data and the MAX98357B supporting left-justified data. Both ICs support 8 channel time division multiplexed (TDM) data. The digital audio interface accepts specified sample rates between 8kHz and 96kHz for all supported data formats. The ICs can be configured to produce a left channel, right channel, or (left/2 + right/2) output from the stereo input data. The ICs operate using 16/24/32-bit data for I2S and left-justified modes as well as 16-bit or 32-bit data using TDM mode. The ICs eliminate the need for the external MCLK signal that is typically used for PCM communication. This reduc­es EMI and possible board coupling issues in addition to reducing the size and pin count of the ICs.

The ICs also feature a very high wideband jitter toler­ance (12ns typ) on BCLK and LRCLK to provide robust operation.Active emissions-limiting, edge-rate limiting, and over­shoot control circuitry greatly reduce EMI. A filterless spread-spectrum modulation scheme eliminates the need for output filtering found in traditional Class D devices and reduces the component count of the solution.

The ICs are available in 9-pin WLP (1.345mm x 1.435mm x 0.64mm) and 16-pin TQFN (3mm x 3mm x 0.75mm) packages and are specified over the -40 ℃ to +85℃ tem­perature range.

MAX98357AMAX98357B PDF资料

MAX98357AMAX98357B资料.pdf

MAX98357AMAX98357B (WLP)资料.pdf

MAX98357A/MAX98357B主要特性:

Single-Supply Operation (2.5V to 5.5V)

3.2W Output Power into 4Ω at 5V

2.4mA Quiescent Current

92% Efficiency (RL = 8Ω, POUT = 1W)

25μVRMS Output Noise (AV = 15dB)

Low 0.015% THD+N at 1kHz

No MCLK Required

Sample Rates of 8kHz to 96kHz

Supports Left, Right, or (Left/2 + Right/2) Output

Sophisticated Edge Rate Control Enables Filterless Class D Outputs

77dB PSRR at 1kHz

Low RF Susceptibility Rejects TDMA Noise from GSM Radios

Extensive Click-and-Pop Reduction Circuitry

Robust Short-Circuit and Thermal Protection

Available in Space-Saving Packages: 1.345mm x 1.435mm WLP (0.4mm Pitch) and 3mm x 3mm TQFN

MAX98357A/MAX98357B应用:

Notebook and Netbook Computers

Cellular Phones

Tablets

图1.MAX98357A/MAX98357B功能框图

图2.MAX98357A/MAX98357B增益6dB左路PCM工作电路

图3.MAX98357A/MAX98357B增益12dB左路PCM工作电路

图4.MAX98357A/MAX98357B增益6dB右路PCM工作电路

图5.MAX98357A/MAX98357B增益6dB(左路/2+右路/2)PCM工作电路

图6.MAX98357A/MAX98357B采用两个IC的立体声PCM工作电路

图7.MAX98357A/MAX98357B增益12dB通路TDM工作电路

MAX98357开发板DEV(WLP)

The MAX98357 development board (DEV board) is a fullyassembled and tested PCB that evaluates the MAX98357I2S digital input Class D power amplifier. The DEV boardoperates from a single 2.5V to 5.5V DC power supply andis capable of delivering 3.2W into a 4Ω load. The deviceoutputs can be connected directly to a speaker load forfilterless applications. However, a filter can be added toease evaluation. The MAX98357A accepts standard I2Sdata and the MAX98357B accepts left-justified digital audio data. Both versions also support 8-channel TDMaudio data.

The MAX98357 evaluation system (EV system) includesthe MAX98357 DEV board and Maxim Integrated’s audiointerface board (AUDINT001 board).

The AUDINT001 board provides an easy-to-use USBaudio-to-I2S converter. This allows for any computer tobecome a digital audio source, which can be used toevaluate the devices. The AUDINT001 board can also beused to power the MAX98357. This allows for a completeevaluation from a single USB connection.

MAX98357开发板DEV(WLP)主要特性:

●● 2.5V to 5.5V Single-Supply Operation

●● Only a Single External Component (VDD Capacitor)Required in Many Applications

●● I2S, Left-Justified, or TDM Input

●● Five Selectable Gains (3db, 6dB, 9dB, 12dB, and15dB)

●● Audio Channel Select (Left, Right, and Mono Mix)

●● Filterless Operation

●● Optional Class D Output Filters for Ease ofEvaluation

●● Proven PCB Layout

●● Fully Assembled and Tested

图8.MAX98357开发板DEV(WLP)简化框图

图9.MAX98357开发板DEV(WLP)电路图

MAX98357开发板DEV(WLP)材料清单:

图10.MAX98357开发板DEV(WLP) PCB设计图(1)

图11.MAX98357开发板DEV(WLP) PCB设计图(2)

图12.MAX98357开发板DEV(WLP) PCB设计图(3)

图13.MAX98357开发板DEV(WLP) PCB设计图(4)

图14.MAX98357开发板DEV(WLP) PCB设计图(5)

D类功放

D类功放指的是D类音频功率放大器(有时也称为数字功放)。通过控制开关单元的ON/OFF，驱动扬声器的放大器称D类放大器。D类放大器首次提出于1958年，近些年已逐渐流行起来。已经问世多年，与一般的线性AB类功放电路相比，D类功放有效率高、体积小等特点。

基本结构

第一部分为调制器，最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成。把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端，另通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端。当正端上的电位高于负端三角波电位时，比较器输出为高电平，反之则输出低电平。若音频输入信号为零、直流偏置三角波峰值的1/2，则比较器输出的高低电平持续的时间一样，输出就是一个占空比为二分之一的方波。当有音频信号输入时，正半周期间，比较器输出高电平的时间比低电平长，方波的占空比大于二分之一;负半周期间，由于还有直流偏置，所以比较器正输入端的电平还是大于零，但音频信号幅度高于三角波幅度的时间却大为减少，方波占空比小于二分之一。这样，比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形，称为PWM(Pulse Width Modulation脉宽调制)或PDM(Pulse Duration Modulation脉冲持续时间调制)波形。音频信息被调制到脉冲波形中。

第二部分就是D类功放，这是一个脉冲控制的大电流开关放大器，把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号。能够输出的最大功率由负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决定。

第三部分需把大功率PWM波形中的声音信息还原出来。方法很简单，只需要用一个低通滤波器。但由于此时电流很大，RC结构的低通滤波器电阻会耗能，不能采用，必须使用LC低通滤波器。当占空比大于二分之一的脉冲到来时，C的充电时间大于放电时间，输出电平上升;窄脉冲到来时，放电时间长，输出电平下降，正好与原音频信号的幅度变化相一致，所以原音频信号被恢复出来。

工作原理

D类功放设计考虑的角度与AB类功放完全不同。此时功放管的线性已没有太大意义，更重要的开关响应和饱和压降。由于功放管处理的脉冲频率是音频信号的几十倍，且要求保持良好的脉冲前后沿，所以管子的开关响应要好。另外，整机的效率全在于管子饱和压降引起的管耗。所以，饱和管压降小不但效率高，功放管的散热结构也能得到简化。若干年前，这种高频大功率管的价格昂贵，在一定程度上限制了D类功放的发展。现在小电流控制大电流的MOSFET已普遍运用于工业领域，特别是近年来UHC MOSFET已在Hi-Fi功放上应用，器件的障碍已经消除。

调制电路也是D类功放的一个特殊环节。要把20KHz以下的音频调制成PWM信号，三角波的频率至少要达到200KHz。频率过低达到同样要求的THD标准，对无源LC低通滤波器的元件要求就高，结构复杂。频率高，输出波形的锯齿小，更加接近原波形，THD小，而且可以用低数值、小体积和精度要求相对差一些的电感和电容来制成滤波器，造价相应降低。但此时晶体管的开关损耗会随频率上升而上升，无源器件中的高频损耗、射频的聚肤效应都会使整机效率下降。更高的调制频率还会出现射频干扰，所以调制频率也不能高于1MHz。

同时，三角波形的形状、频率的准确性和时钟信号的抖晃都会影响到以后复原的信号与原信号不同而产生失真。所以要实现高保真，出现了很多与数字音响保真相同的考虑。

还有一个与音质有很大关系的因数就是位于驱动输出与负载之间的无源滤波器。该低通滤波器工作在大电流下，负载就是音箱。严格地讲，设计时应把音箱阻抗的变化一起考虑进去，但作为一个功放产品指定音箱是行不通的，所以D类功放与音箱的搭配中更有发烧友驰骋的天地。实际证明，当失真要求在0.5%以下时，用二阶Butterworth最平坦响应低通滤波器就能达到要求。如要求更高则需用四阶滤波器，这时成本和匹配等问题都必须加以考虑。

近年来，一般应用的D类功放已有集成电路芯片，用户只需按要求设计低通滤波器即可。

Maxim

MAXIM是美信公司(Maxim Integrated Products)的英文缩写，全球最好的模拟信号和混合信号半导体公司。同时MAXIM也是一款时尚潮流杂志的名字，maxim内容涵盖了音乐、体育、电视、电影、潮流名人等。也是比较温和的男性杂志，以更多的消遣内容为主。

2001年，Maxim并购了著名的Dallas Semiconductor。是全球最好的模拟信号和混合信号半导体公司.

它们的使命是不断创造高品质的模拟工程解决方案，在世界范围内为基于微处理器的电子产品客户提供增值服务。它们通过努力达到它们的成本与业绩Maxim Integrated Products成立于1983年，总部位于美国加利福尼亚的Sunnyvale，公司拥有9300多名员工，是世界范围内模拟和混合信号集成产品的设计、开发与生产领域的领导者之一。通过对温度、压力、声音等现实世界的各种信号进行检测、放大，并将其转换成计算机处理所需要的数字信号, Maxim的电路把现实世界与数字世界“连接”在一起。

目标、缩短新品上市时间并不断提高它们的生产能力，坚持不懈地为它们的客户和公司股权持有者提供最好的服务。

任何电子产品的核心都是一个数字核，它与人类、真实的物理世界、供电电源及其它数字系统相关联。Maxim是全球模拟、混合信号、高频及数字电路设计、研发、制造的领导者，所提供的产品能够实现上述数字内核与周边系统的连接。它们在世界范围内拥有大约35,000个大型客户。

它们的半导体产品是连接数字处理器与物理世界的桥梁。