一、簡介

LM4871是一款A(yù)B類音頻功率放大器，廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備中。作為單聲道放大器，其特點(diǎn)在于低功耗、低失真、較高的信噪比和良好的穩(wěn)定性。LM4871的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為音頻信號(hào)提供高質(zhì)量的放大效果，在3V電源供電的條件下，其能夠在8歐姆負(fù)載下提供約1瓦的輸出功率，能夠滿足便攜式設(shè)備的音頻放大需求。

二、主要參數(shù)

LM4871的參數(shù)是衡量其性能的重要指標(biāo)，其中主要包括電源電壓范圍、輸出功率、諧波失真、信噪比、輸入阻抗和靜態(tài)電流等。以下是LM4871的主要參數(shù)：

1. 電源電壓范圍：LM4871的電源電壓工作范圍為2.0V至5.5V，通常在便攜設(shè)備中，3V電源能夠滿足其正常工作需求。

2. 輸出功率：在3V電源電壓和8Ω負(fù)載下，LM4871可以提供1瓦的輸出功率，在5V電源下可輸出高達(dá)1.5瓦的功率。

3. 諧波失真：其總諧波失真加噪聲（THD+N）在滿功率下不超過1%，確保了音頻輸出的純凈性。

4. 信噪比：LM4871的信噪比達(dá)到90dB，使其在低音量環(huán)境下仍能夠保持較高的音質(zhì)。

5. 靜態(tài)電流：該芯片具有低功耗特點(diǎn)，靜態(tài)電流僅為4mA，在便攜式設(shè)備中可延長電池續(xù)航時(shí)間。

6. 封裝：LM4871通常采用SOP-8或DIP-8封裝，便于集成到電路板中。

三、工作原理

LM4871采用了AB類放大結(jié)構(gòu)，通過正負(fù)半波的放大電路進(jìn)行音頻信號(hào)的放大。具體來說，AB類放大器在小信號(hào)情況下，采用A類放大方式，電流始終流過輸出端，這樣可以降低交越失真。在大信號(hào)輸出時(shí)，切換到B類放大模式，以降低功耗。LM4871內(nèi)部集成的AB類放大電路具有失真低、效率高的特點(diǎn)，適合驅(qū)動(dòng)耳機(jī)和小型揚(yáng)聲器。

LM4871的輸出端直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，而不需要通過耦合電容或變壓器，因此在應(yīng)用中既減少了外圍元件數(shù)量，也降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。其輸出在無信號(hào)輸入時(shí)處于靜音狀態(tài)，通過一個(gè)外部引腳控制使能狀態(tài)，可以有效控制其電流消耗。

四、引腳功能

LM4871通常為8引腳的封裝，其引腳功能如下：

1. 引腳1（SHUTDOWN）：關(guān)斷控制引腳。當(dāng)該引腳接高電平時(shí)，放大器進(jìn)入關(guān)斷模式，功耗極低；接低電平時(shí)，放大器正常工作。

2. 引腳2（BYPASS）：旁路引腳，通常連接到電源分壓電路，用于穩(wěn)定內(nèi)部偏置電壓。

3. 引腳3（IN+）：正輸入端。音頻信號(hào)輸入至該引腳。

4. 引腳4（GND）：接地端，用于提供穩(wěn)定的參考地。

5. 引腳5（OUT+）：放大輸出的正極端，直接連接至揚(yáng)聲器正極。

6. 引腳6（VDD）：電源正極端，接入電源電壓（2.0V至5.5V）。

7. 引腳7（OUT-）：放大輸出的負(fù)極端，連接至揚(yáng)聲器負(fù)極。

8. 引腳8（IN-）：負(fù)輸入端，用于連接音頻信號(hào)的負(fù)極。

五、特性與優(yōu)勢

1. 低失真高音質(zhì)：LM4871采用了AB類放大結(jié)構(gòu)，失真度低，能夠輸出較為純凈的音頻信號(hào)，非常適合應(yīng)用于對音質(zhì)有一定要求的場合。

2. 低功耗：由于支持關(guān)斷模式，靜態(tài)功耗非常低。在關(guān)閉模式下的電流幾乎可以忽略，因此非常適合電池供電的便攜式設(shè)備。

3. 外部元件少：不需要輸出耦合電容、衰減電阻或上拉電阻，簡化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本。

4. 高信噪比：其信噪比高達(dá)90dB，使得其即使在低電壓和低音量的情況下，依舊能夠提供較清晰的音質(zhì)。

5. 穩(wěn)定性好：LM4871在設(shè)計(jì)上考慮了電路的穩(wěn)定性，即便在高功率輸出時(shí)，仍能保持穩(wěn)定的音頻信號(hào)輸出。

六、應(yīng)用領(lǐng)域

由于其低功耗和良好的音質(zhì)表現(xiàn)，LM4871廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

1. 便攜式音頻設(shè)備：如MP3播放器、便攜式音箱等設(shè)備中，LM4871可以提供較高音質(zhì)的音頻輸出，且能夠降低電池消耗。

2. 手機(jī)和平板：LM4871適合用于手機(jī)和平板的耳機(jī)驅(qū)動(dòng)和外放揚(yáng)聲器。

3. 電腦外設(shè)：如USB音箱、耳機(jī)放大器等，通過USB供電便可滿足LM4871的工作需求。

4. 語音處理設(shè)備：在一些語音識(shí)別或語音播報(bào)設(shè)備中，由于音頻輸出要求較高，LM4871可以提供良好的音質(zhì)輸出效果。

5. 玩具電子設(shè)備：例如帶有語音功能的玩具中，LM4871能夠滿足音頻放大的需求，同時(shí)其低功耗的特點(diǎn)也有助于延長電池壽命。

七、典型應(yīng)用電路

LM4871的典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì)非常簡單，通常只需少量的外部元件即可實(shí)現(xiàn)音頻放大功能。以下是一個(gè)典型的應(yīng)用電路圖。

• 電源電壓：LM4871的電源引腳連接至VDD（通常為3V或5V）。

• 音頻輸入：將音頻信號(hào)連接至IN+和IN-端，IN+和IN-端之間可以串聯(lián)一個(gè)電容，以防止直流分量對音頻放大效果產(chǎn)生影響。

• 旁路電容：在BYPASS引腳上連接一個(gè)電容（通常為1μF），用于穩(wěn)定內(nèi)部偏置電壓，避免信號(hào)波動(dòng)。

• 輸出端：輸出端OUT+和OUT-直接連接至揚(yáng)聲器，用于驅(qū)動(dòng)8Ω或4Ω負(fù)載的揚(yáng)聲器。

這種電路設(shè)計(jì)能夠有效提高音頻信號(hào)的放大效果，同時(shí)保證音質(zhì)清晰。LM4871支持BTL輸出方式，這意味著它不需要耦合電容，直接推動(dòng)揚(yáng)聲器，進(jìn)一步降低了失真度。

八、應(yīng)用注意事項(xiàng)

在使用LM4871的過程中，需要注意以下幾個(gè)方面，以保證其穩(wěn)定的工作狀態(tài)：

1. 電源濾波：在VDD電源引腳和地之間增加一個(gè)適當(dāng)?shù)臑V波電容（通常為10μF），可以有效濾除電源紋波，降低對音頻信號(hào)的影響。

2. 旁路電容：旁路引腳接入的電容值應(yīng)適當(dāng)，通常為1μF。過小的旁路電容會(huì)影響內(nèi)部電路的穩(wěn)定性。

3. 散熱處理：盡管LM4871功耗低，但在長時(shí)間大功率輸出時(shí)，芯片可能發(fā)熱，適當(dāng)?shù)纳崽幚碛兄谔岣咂涫褂脡勖?/span>

4. 關(guān)斷控制：在不使用放大器時(shí)，應(yīng)將SHUTDOWN引腳拉高以關(guān)閉放大器電路，避免不必要的功耗。

5. 負(fù)載匹配：LM4871適合驅(qū)動(dòng)8Ω至4Ω的負(fù)載，應(yīng)根據(jù)負(fù)載阻抗適當(dāng)調(diào)整電源電壓，避免過載。

九、優(yōu)缺點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)：

1. 低失真，音質(zhì)好。

2. 支持寬范圍的電源電壓。

3. 低功耗，適合便攜式應(yīng)用。

4. 簡化外圍電路，降低成本。

5. 支持BTL輸出，減少失真。

缺點(diǎn)：

1. 功率輸出受限，不適合高功率場合。

2. 在大負(fù)載驅(qū)動(dòng)時(shí)散熱需求較高，需增加散熱設(shè)計(jì)。