立體聲音頻功率放大器ＬＭ４７５６

何曉薇

LM4756是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司最近推出的一種專門應(yīng)用于立體聲TV等消費(fèi)類產(chǎn)品的音頻功率 放大器。這種新型放大器帶有靜音、待機(jī)、音量控制和輸出短路及過(guò)熱關(guān)斷保護(hù)功能。在音量控制電路之后，還內(nèi)置左／右兩個(gè)線路放大器，為向外部功率放大器發(fā)送信號(hào)提供預(yù)放大 輸出控制。

主要性能與特點(diǎn)

LM4756的主要性能和特點(diǎn)如下：

(1)采用15引腳非隔離塑料封裝，外形及引腳排列如圖1所示；(2)利用15~28V(典型值是22V) 的單電源工作，適合于在TV等視聽(tīng)或音響產(chǎn)品中應(yīng)用；(3)在10%的THD下，每個(gè)聲道能輸出7 W的功率進(jìn)入4Ω或8Ω的負(fù)載；(4)放大器增益在內(nèi)部設(shè)置在30dB，用0～5V的DC電壓控制音量，提供80dB的音量衰減；(5)平滑過(guò)渡信號(hào)漸強(qiáng)和漸弱靜音，提供75dB的衰減；(6)低功率消耗待機(jī)模式僅消耗7mA的電源電流；(7)輸出級(jí)基底噪聲僅約2mV，信噪比大于70dB；(8)帶至少2A的AC輸出短路保護(hù)和門限溫度為150℃的熱關(guān)閉保護(hù)。

應(yīng)用電路

LM4756的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其典型應(yīng)用電路如圖2所示。其主要電路的功能及工作原理如下：

1.音量控制

IC的3腳外部電位器用作控制音量。當(dāng)3腳上電壓為0V時(shí)，IC的預(yù)放大級(jí)被衰減到80dB；當(dāng)3腳上電壓為5V時(shí)，信號(hào)衰減為0dB。100kΩ的電阻和0.1μF的電容組成RC低通濾波器，以防止 任何噪聲耦合到IC。

2.靜音與待機(jī)功能

LM4756的靜音功能允許用戶靜音音樂(lè)進(jìn)入到放大器，從輸入到輸出可提供60dB的衰減。當(dāng)IC 的10腳為邏輯“1”或5V時(shí)，靜音功能被賦能；當(dāng)10腳為邏輯“O”或0V時(shí)，靜音功能無(wú)效。 為防止10腳外部機(jī)械開(kāi)關(guān)顫動(dòng)影響IC正常操作，應(yīng)在10腳外部設(shè)置由51kΩ電阻和1μF電 容組成的RC低通濾波器。但在多數(shù)情況下，是利用微控制器(或COP微控制器)與LM4756的邏 輯控制功能接口。在此情況下，則不需要RC濾波器。

當(dāng)IC的9腳為邏輯“1”或5V時(shí)，則進(jìn)入待機(jī)模式。在該狀態(tài)下，IC僅消耗不到10mA的靜態(tài)電源 電流，在22V的電源電壓下的待機(jī)功耗約為150mW。當(dāng)IC的9腳上為邏輯“0”或0V時(shí)，待機(jī)功能截止。在使用待機(jī)控制機(jī)械開(kāi)關(guān)時(shí)，需在9腳外部設(shè)置由5kΩ電阻和1μF電容組成的RC低通 濾波器。若利用微控制器與IC的邏輯控制功能接口，沒(méi)有必要加RC低通濾波器。

當(dāng)待機(jī)功能被激活時(shí)，則越權(quán)靜音功能。在靜音狀態(tài)下，若待機(jī)功能賦能，IC則進(jìn)入低功率 消耗待機(jī)狀態(tài)。在待機(jī)功能截止后，IC才會(huì)重新置于靜音模式。附表列出了待機(jī)與靜音功能 條件。

3.接通與關(guān)斷特性

為最大限度抑制LM4756接通和關(guān)斷時(shí)的卡搭聲/喀嚦聲，可利用圖3所示的接通/關(guān)斷時(shí)序。

功率放大器電源電壓(22V)是待機(jī)和靜音邏輯電壓(5V)的5倍以上。假定在Vcc的存儲(chǔ)電容器 充電之前待機(jī)和靜音邏輯電壓均為5V，IC則處于待機(jī)模式，放大器輸出為0V，靜態(tài)電源電流 約為7mA。當(dāng)電源電壓達(dá)到Vcc(22V)之后，待機(jī)電壓降為0V，放大器偏置電壓被充電到Vcc/2 ，IC仍被置于靜音模式，電源電流增加到13mA。當(dāng)輸出線性增加到Vcc/2時(shí)，靜音功能截止( 靜音電壓變?yōu)?V)，允許IC放大輸入信號(hào)，器件進(jìn)入播放模式。在此情況下，靜態(tài)電源電流約為80mA。

在關(guān)閉電源時(shí)，IC首先被置于靜音模式，使輸出無(wú)聲。爾后，器件進(jìn)入待機(jī)模式。此時(shí)，偏置和輸出電容放電(到地)，主電源關(guān)閉。

上述接通/關(guān)斷方案有較好的抗咔嗒聲性能，但I(xiàn)C對(duì)輸出級(jí)安全工作區(qū)(50A)可能造成的破壞并無(wú)保護(hù)作用。為此，可以利用圖4所示的外部電路。

在圖4所示的電路中，當(dāng)機(jī)械待機(jī)開(kāi)關(guān)S1從接地(播放模式)時(shí)接到5V(待機(jī)模式)時(shí)，晶體管Q 1因正向偏置而導(dǎo)通，電容C7放電，使音量控制腳(3腳)上電壓變?yōu)榈仉娢?，在放大器輸出?的音頻信號(hào)迅速衰減，如圖5所示。當(dāng)信號(hào)衰減時(shí)，D1被反向偏置，9腳上的5V電壓通過(guò)電阻R4對(duì)電容C8充電。隨C8上電壓升高，二極管D2正向偏置，通過(guò)R4的電流同時(shí)經(jīng)D2對(duì)電容C9充 電。由于電阻R5的阻值較大，通過(guò)R5的電流可以被忽略。隨C8和C9上的充電電壓升高，待機(jī)腳(9腳)和靜音腳(10腳)上的電壓逐漸增加。隨電容C7放電，音量控制腳(3腳)上電壓很快變 為零電平，輸出信號(hào)也接近0V。在待機(jī)腳上電壓變?yōu)檫壿嫺唠娖綍r(shí)，IC被置于待機(jī)模式。在 待機(jī)狀態(tài)下，靜態(tài)電源電流約為7mA。

當(dāng)待機(jī)開(kāi)關(guān)S1轉(zhuǎn)接到地時(shí)，Q1迅速截止，D1正向偏置，C8通過(guò)D1放電，使9腳上電壓變?yōu)?V 。當(dāng)C8放電時(shí)，二極管D2反向偏置，C9通過(guò)R5放電。由于R5約為R4的10倍，當(dāng)待機(jī)功能截止時(shí)，靜音腳上電壓尚需一段時(shí)間才接近0V。在靜音腳上電壓減小過(guò)程中，音量控制腳上電壓 隨5V電壓經(jīng)音量電位器和R6對(duì)電容C7充電緩慢增加，放大器輸出信號(hào)從靜音腳上電壓開(kāi)始下降起，則由小到大逐漸增強(qiáng)。

在圖4所示的電路中，待機(jī)開(kāi)關(guān)同樣優(yōu)先于靜音開(kāi)關(guān)，工作狀態(tài)依從附表所列。采用這種附加電路，可得到比較令人滿意的接通/關(guān)斷特性，并對(duì)IC輸出級(jí)SOA不會(huì)造成危害和破壞。

4.附加線路輸出

LM4756還分別在4腳和2腳輸出左/右兩路信號(hào)(參見(jiàn)圖2)，為發(fā)送到外部放大器提供預(yù)放大輸出控制。例如，在發(fā)送到家庭影院接收機(jī)的音頻信號(hào)上，TV的遙控提供音量控制。左/右兩個(gè)線路放大器在4腳和2腳上的輸出僅能驅(qū)動(dòng)2~10kΩ的高阻抗負(fù)載，分別通過(guò)一只1μF的電容耦合并連接一支10kΩ的輸入電阻加至外部處理IC。輸入到處理IC的音頻信號(hào)低端頻率為f L=1/2πRC=1/2π×10kΩ×1μF=16Hz。