LM4756是美国国家半导体公司最近推出的一种专门应用于立体声TV等消费类产品的音频功率 放大器。这种新型放大器带有静音、待机、音量控制和输出短路及过热关断保护功能。在音量控制电路之后,还内置左/右两个线路放大器,为向外部功率放大器发送信号提供预放大 输出控制。
主要性能与特点
LM4756的主要性能和特点如下:
(1)采用15引脚非隔离塑料封装,外形及引脚排列如图1所示;
(2)利用15~28V(典型值是22V) 的单电源工作,适合于在TV等视听或音响产品中应用;
(3)在10%的THD下,每个声道能输出7 W的功率进入4Ω或8Ω的负载;
(4)放大器增益在内部设置在30dB,用0~5V的DC电压控制音量,提供80dB的音量衰减;
(5)平滑过渡信号渐强和渐弱静音,提供75dB的衰减;
(6)低功率消耗待机模式仅消耗7mA的电源电流;
(7)输出级基底噪声仅约2mV,信噪比大于70dB;(8)带至少2A的AC输出短路保护和门限温度为150℃的热关闭保护。
应用电路
LM4756的内部结构及其典型应用电路如图2所示。其主要电路的功能及工作原理如下:
1.音量控制
IC的3脚外部电位器用作控制音量。当3脚上电压为0V时,IC的预放大级被衰减到80dB;当3脚上电压为5V时,信号衰减为0dB。100kΩ的电阻和0.1μF的电容组成RC低通滤波器,以防止 任何噪声耦合到IC。
2.静音与待机功能
LM4756的静音功能允许用户静音音乐进入到放大器,从输入到输出可提供60dB的衰减。当IC 的10脚为逻辑“1”或5V时,静音功能被赋能;当10脚为逻辑“O”或0V时,静音功能无效。 为防止10脚外部机械开关颤动影响IC正常操作,应在10脚外部设置由51kΩ电阻和1μF电 容组成的RC低通滤波器。但在多数情况下,是利用微控制器(或COP微控制器)与LM4756的逻 辑控制功能接口。在此情况下,则不需要RC滤波器。
当IC的9脚为逻辑“1”或5V时,则进入待机模式。在该状态下,IC仅消耗不到10mA的静态电源 电流,在22V的电源电压下的待机功耗约为150mW。当IC的9脚上为逻辑“0”或0V时,待机功能截止。在使用待机控制机械开关时,需在9脚外部设置由5kΩ电阻和1μF电容组成的RC低通 滤波器。若利用微控制器与IC的逻辑控制功能接口,没有必要加RC低通滤波器。
当待机功能被激活时,则越权静音功能。在静音状态下,若待机功能赋能,IC则进入低功率 消耗待机状态。在待机功能截止后,IC才会重新置于静音模式。附表列出了待机与静音功能 条件。
3.接通与关断特性
为最大限度抑制LM4756接通和关断时的卡搭声/喀呖声,可利用图3所示的接通/关断时序。
功率放大器电源电压(22V)是待机和静音逻辑电压(5V)的5倍以上。假定在Vcc的存储电容器 充电之前待机和静音逻辑电压均为5V,IC则处于待机模式,放大器输出为0V,静态电源电流 约为7mA。当电源电压达到Vcc(22V)之后,待机电压降为0V,放大器偏置电压被充电到Vcc/2 ,IC仍被置于静音模式,电源电流增加到13mA。当输出线性增加到Vcc/2时,静音功能截止( 静音电压变为0V),允许IC放大输入信号,器件进入播放模式。在此情况下,静态电源电流约为80mA。
在关闭电源时,IC首先被置于静音模式,使输出无声。尔后,器件进入待机模式。此时,偏置和输出电容放电(到地),主电源关闭。
上述接通/关断方案有较好的抗咔嗒声性能,但IC对输出级安全工作区(50A)可能造成的破坏并无保护作用。为此,可以利用图4所示的外部电路。
在图4所示的电路中,当机械待机开关S1从接地(播放模式)时接到5V(待机模式)时,晶体管Q 1因正向偏置而导通,电容C7放电,使音量控制脚(3脚)上电压变为地电位,在放大器输出上 的音频信号迅速衰减,如图5所示。当信号衰减时,D1被反向偏置,9脚上的5V电压通过电阻R4对电容C8充电。随C8上电压升高,二极管D2正向偏置,通过R4的电流同时经D2对电容C9充 电。由于电阻R5的阻值较大,通过R5的电流可以被忽略。随C8和C9上的充电电压升高,待机脚(9脚)和静音脚(10脚)上的电压逐渐增加。随电容C7放电,音量控制脚(3脚)上电压很快变 为零电平,输出信号也接近0V。在待机脚上电压变为逻辑高电平时,IC被置于待机模式。在 待机状态下,静态电源电流约为7mA。
当待机开关S1转接到地时,Q1迅速截止,D1正向偏置,C8通过D1放电,使9脚上电压变为0V 。当C8放电时,二极管D2反向偏置,C9通过R5放电。由于R5约为R4的10倍,当待机功能截止时,静音脚上电压尚需一段时间才接近0V。在静音脚上电压减小过程中,音量控制脚上电压 随5V电压经音量电位器和R6对电容C7充电缓慢增加,放大器输出信号从静音脚上电压开始下降起,则由小到大逐渐增强。
在图4所示的电路中,待机开关同样优先于静音开关,工作状态依从附表所列。采用这种附加电路,可得到比较令人满意的接通/关断特性,并对IC输出级SOA不会造成危害和破坏。
4.附加线路输出
LM4756还分别在4脚和2脚输出左/右两路信号(参见图2),为发送到外部放大器提供预放大输出控制。例如,在发送到家庭影院接收机的音频信号上,TV的遥控提供音量控制。左/右两个线路放大器在4脚和2脚上的输出仅能驱动2~10kΩ的高阻抗负载,分别通过一只1μF的电容耦合并连接一支10kΩ的输入电阻加至外部处理IC。输入到处理IC的音频信号低端频率为f L=1/2πRC=1/2π×10kΩ×1μF=16Hz。
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