MAX98357A/MAX98357B：低成本PCM D类放大器的卓越之选

在电子设备的音频放大领域，如何在保证音质的同时降低成本、减小尺寸一直是工程师们追求的目标。Maxim Integrated推出的MAX98357A/MAX98357B，一款小巧、低成本的PCM D类放大器，凭借其出色的AB类音质表现和D类效率，成为了众多应用的理想选择。

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产品概述

MAX98357A/MAX98357B是易于使用的数字脉冲编码调制（PCM）输入D类放大器，能提供业界领先的AB类音频性能和D类效率。其数字音频接口可自动识别多达35种不同的PCM和TDM时钟方案，无需I2C编程，还省去了PCM通信中常用的外部MCLK信号，简化了操作。只需提供电源、LRCLK、BCLK和数字音频信号，就能轻松生成音频。

此外，独特的引脚布局让客户可以使用经济实惠的WLP封装，无需昂贵的过孔。MAX98357A支持I2S数据，MAX98357B支持左对齐数据，两者都支持8通道时分复用（TDM）数据，数字音频接口可接受8kHz至96kHz的指定采样率。

产品特性

高性能音频表现

• 宽采样率支持：支持8kHz - 96kHz的采样率，适用于多种音频场景。
• 灵活的数据格式：MAX98357A支持I2S数据，MAX98357B支持左对齐数据，两者都支持TDM数据，满足不同应用需求。
• 低噪声与失真：输出噪声低至22.8μVRMS，总谐波失真加噪声（THD+N）在1kHz、1W输出时低至0.013%，保证了高音质。

简化设计与低成本

• 无需MCLK：省去了外部MCLK信号，减少了EMI和板级耦合问题，同时降低了IC的尺寸和引脚数量。
• 灵活的增益选择：在I2S/左对齐模式下提供五种可编程增益选择，TDM模式下固定为12dB增益。
• 经济实惠的封装：可使用WLP封装，无需昂贵的过孔，降低了成本。

高可靠性与稳定性

• 高抖动容忍度：BCLK抖动容忍度在RMS抖动低于40kHz时为0.5ns，宽带RMS抖动时为12ns，确保了稳定的工作。
• 完善的保护机制：具有热过载和短路保护功能，还采用了先进的点击和爆裂声抑制技术，减少了启动和关闭时的可听瞬态。

应用场景

该放大器适用于多种设备，包括单节锂离子电池/5V设备、智能音箱、笔记本电脑、物联网设备、游戏设备（音频和触觉反馈）、智能手机、平板电脑和相机等。

详细技术分析

数字音频接口模式

输入级高度灵活，支持8kHz - 96kHz采样率，I2S/左对齐数据分辨率为16/24/32位，还支持8通道、16位或32位TDM格式。当LRCLK占空比为50%时，数据格式由器件型号决定；当LRCLK使用帧同步脉冲时，自动配置为TDM模式。

MCLK消除

省去外部MCLK信号，不仅降低了EMI和板级耦合问题，还减小了IC尺寸和引脚数量，简化了设计。

BCLK抖动容忍度

在RMS抖动低于40kHz时为0.5ns，宽带RMS抖动时为12ns，保证了在不同时钟条件下的稳定工作。

BCLK和LRCLK极性

在I2S/左对齐模式下，串行数据在BCLK上升沿时钟输入；TDM模式下，MAX98357A在BCLK上升沿有效，MAX98357B在BCLK下降沿有效。LRCLK用于指示左右声道数据，MAX98357A在LRCLK为低时表示左声道，MAX98357B在LRCLK为高时表示左声道。

待机模式

当BCLK停止时，自动进入待机模式，此时D类扬声器关闭，输出进入高阻抗状态，降低了功耗。虽然待机模式功耗（340μA）高于完全关机（0.6μA），但在没有GPIO可用时可用于降低功耗。

DAC数字滤波器

根据采样率自动配置为语音或音乐播放的数字低通滤波器，消除了混叠和高频噪声的影响。

增益选择

在I2S/左对齐模式下，通过单个增益输入（GAIN_SLOT）提供五种可编程增益选择；TDM模式下，增益固定为12dB。

点击和爆裂声抑制

采用综合的点击和爆裂声抑制技术，在启动时通过将输入信号从静音逐渐提升到0dB来减少内部瞬态噪声；关闭时，差分扬声器输出同时降至GND。该技术不受电源上下电顺序的影响，但为了获得最佳效果，建议在关机前降低数字输入信号。

滤波器less D类操作

传统D类放大器需要输出滤波器来恢复音频信号，而MAX98357A/MAX98357B采用无滤波器调制方案，依靠扬声器线圈的固有电感和扬声器及人耳的自然滤波来恢复音频信号。建议使用串联电感大于10μH的扬声器。

电源输入

VDD范围为2.5V - 5.5V，为IC和扬声器放大器供电。建议使用0.1μF和10μF电容旁路VDD到GND，某些应用可能只需10μF电容。如果VDD与电源之间的输入走线较长，可在IC处增加额外的大容量电容。

布局和接地

合理的布局和接地对于最佳性能至关重要。良好的接地可以提高音频性能，防止开关噪声耦合到音频信号中。建议使用宽的、低电阻的输出走线，以减少功率损耗和降低寄生电容对静态电流的影响。

应用示例

单声道音频应用

可通过配置SD_MODE和GAIN_SLOT来选择左声道、右声道或左右声道混合输出。例如，将SD_MODE直接驱动为高电平可选择左声道，通过合适的上拉电阻可选择右声道或左右声道混合输出。

立体声音频应用

可使用两个IC实现立体声输出，通过配置不同的通道选择和增益来满足需求。

TDM模式应用

在TDM模式下，MAX98357A/MAX98357B固定增益为12dB，通过SD_MODE和GAIN_SLOT选择TDM数据的通道。

总结

MAX98357A/MAX98357B以其高性能、低成本、简化设计和广泛的应用场景，成为了音频放大器领域的一颗新星。无论是追求高音质的智能音箱，还是对成本和尺寸敏感的物联网设备，都能从这款放大器中受益。作为电子工程师，在设计音频系统时，不妨考虑一下MAX98357A/MAX98357B，相信它会给你带来意想不到的效果。你在实际应用中是否遇到过类似的音频放大器选择难题呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。