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主流IC比较及应用LM(LM4780)LM4766TDA7293TDA7294.doc 28页
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主流IC比较及应用LM(LM4780)LM4766TDA7293TDA7294
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LM1875、LM3886（LM4780）、LM4766、TDA7293、TDA7294比较及应用摘　　要:一．6片IC简介本文将为大家介绍现在流行的6款IC音频功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、LM3886（LM4780）以及ST意法公司的TDA9293和TDA7294，它们的标称输出功率在30～100W范围内，适用于家用高保真音频功率放大器。采用这几款IC的功放具有元件少、调试简单的特点，功率、音质与一般的分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到广大DIY发烧友，特别是初学者的喜爱。JeffRowland的基于LM3886、TDA7293的功放跻身世界优秀功放之林，更证明了功率IC本身性能之优异。关键词:音频功率放大器功率ICTDA7294TDA7293应用LMLM3886一、6片IC简介本文将为大家介绍现在流行的6款IC音频大功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、LM386（LM4780）以及ST意法公司的TDA7293、TDA7294，它们的标称功率在30～100W范围内，适合于家用高保真音频放大器。采用这几款IC的功放具有元件少，高度简单的特点，功率、音质与一般分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到DIY发烧友，特别是初学者的喜爱。JeffRowland的基于LM3886、TDA7293的功放跻身世界优秀功放之林，更证明了功率IC本身性能之优异。虽然JeffRowland证明了功率IC可以好声，而且这些IC家喻户晓，使用者众多，但“IC音质不如分立元件”的观念却依然根深蒂固的扎根于广大DIY发烧友的头脑里。很多人对这些芯片的认识来自未能发挥芯片的制作，造成对这些芯片的误解。本文将从产品数据手册入手，多角度，深入地挖掘产品数据手册中包含的丰富信息，揭开数据背后隐藏的秘密，以求给大家一个全面的认识。1、LM1875LM1875是美国国家半导体公司20世纪90年代初推出的一款音频功放IC，如图1所示。它采用TO-220封装，外围元件少，性能优异，直到现在还一直被广泛应用于音响上。LM1875价格低廉，最适合于不想花太多钱又想过发烧瘾的爱好者业余制作，其音质也一直广受好评。LM1875体积小巧，且功率可达30W，内部也有过载、过热及感性负载反峰电压保护。LM1875封装与引脚图.jpg2、LM4766LM4766是国半公司推出的双声道大功率放大集成电路，每个声道在8欧姆负载上可以输出40W平均功率，而且失真小于0.1%，如图2所示。在国半公司的产品系列中，LM4766被归入“序曲”（Overture）系列，属于最高端的单片双声道大功率放大集成电路。它内含NS公司研制的SPIKc保护电路，对输出级晶体管的安全工作区（SOA）进行动态检测与保护，全面实现过压、欠压、过载、输出短路（包括短路到地与短路到电源）、热失控和瞬时温度冲击等保护功能，无须外接各种保护电路。LM4766封装与引脚图.jpg3.LM3886LM3886是单声道、高性能音频功放IC，如图3所示。它是美国国家半导体公司的“序曲”音频功放系列功率最大的型号，连续输出功率可达68W，内含自行研制的SPIKc保护电路，无须外接各种保护电路。LM3886封装与引脚图.jpg4、LM4780LM4780技能参数与LM3886完全一样，应该就是LM3886的双软声道版本，它内含是两个LM3886，如图4所示。LM4780封装与引脚图.jpg5、TDA7294TDA7294、TDA7293是ST公司两款DMOS大功率音频放大集成电路，它有效宽范围的工作电压，（Ucc+Uee）=80V，还有较高的输出功率（高达100W的音频输出功率），并且具有静音、待机、过热、短路保护功能，以及很小的噪声与失真，如图5所示。TDA7294封装与引脚图.jpg6、TDA7293TDA7293支持多片并联运行，并具有削峰和输出短路指示，如图6所示。TDA7293封装与引脚图.jpg二、参数对照与深入分析：很多人都知道这些参数，如果仅仅停留在这一层面上，相信是不够的。其实产品数据手册中包含了大量的重要信息，因为厂商要通过产品数据手册来指导用户使用产品，这些信息对于我们用好这些芯片是非常有用的，但厂商为了吸引客户，一定会尽可能将产品最光鲜的一面给大家看，同时尽可能隐藏器件的弱点，造成一些重要信息常常被我们所忽视或误读。厂商常用的忽悠手段有：1使用非常规的测试条件；2把最好的数据放在最显眼的位置。因此，作为对策，解读产品数据手册的一个基本原则是：我们不仅要看数据，更要看这些数据是怎么来的（即测试条件是什么），不然往往被数据所欺骗。另外一个原则是：数据手册的数据都是器件的极限，实际表现往往相去甚远。
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Powered by图7～图11是产品数据手册里给出的THD失真率曲线的一部分。LM1875总共有两张图，LM4766有4张，LM3866最详细，有12张（这里只列出开头两张），TDA7293有两张，TDA7294有4张（这里只列出开头两张）。在读这些图时要注意以下几点：
（1）、THD与THD+N是不同的，THD+N是包含了噪声的，所以THD+N总是偏大，含金量更高一些。
（2）测试时加不加滤波器对测试结果有明显影响，加了滤波器限制带宽以后，失真率会减小，带宽越小，失真率也越小，参考价值也越小。图中标注No Filters就是没有限制信号带宽，标注BW&80kHz，说明测试仪器限制信号带宽是80kHz，即功放的20 kHz的4次以上，16 kHz的5次以上等谐波都没有计算进去，失真率自然就小一些。不标明测试带宽的图，一定要用怀疑的眼光去看，宁可信其有，不可信其无。 从这些图中我们可以得到以下信息。
（1）这些芯片中，大功率下失真最小的是LM3886，50W功率下20 kHz失真率不到十万分之二多点，相比之下，TDA7293虽然在300Hz左右时最低失真率与LM3886一样都是十万分之二多点，但随后失真率上升比LM3886快，到20 kHz时已经是万分之五，数倍于LM3886。
（2）TDA7293/TDA7294的高频（比如20 kHz）失真率从3W左右开始就随功率增大而增大，说明高频的谐波增加速度大于基频的增加速度，这真是让人失望。而LM3886的20 kHz失真率走到30W以上才开始增加。
（3）从数据手册上看，LM4766的内部电路与LM3886可谓大同小异，失真特性也几乎一模一样。LM1875的内部电路大不一样，失真特性也大不一样。LM1875的失真率数值虽然比LM4766、LM3886都大，但在100Hz～10kHz这段人耳最敏感的区间内几乎是不变的。而LM4766、LM3886的失真率从300Hz最低点开始就直线上升，到20kHz时已经增大了8倍左右。很多人都说LM1875是最好听的功率IC，原因可能就在于此。
（4）常用的聆听功率在1～10W之间，这个范围办LM3886、TDA7293、TDA7294的失真率看起来都差不多，LM3886只是略小一点，但在LM3866的数据是THD+N，这里包含了噪声。由于越是小功率的时候噪声的影响越大，因此实际的失真率还是LM3886明显低于TDA7293和TDA7294。
3、压摆率与功率带宽
压摆率在英文里这Slew Rate，简称SR。压摆率也称转换速率。其单位是V/us，它反映的是放大器对信号变化速度的反应能力，信号幅度越大，信号频率越高，要求放大器的SR也越大，如图12所示。三者之间的关系为
Imax=SR/(2PAI*Um)，其中Um是最大输出电压。对于功率放大器来说，fmax就是功率带宽，输出电压越高，功率带宽越窄。如TDA7293的数据手册里面没有功率带宽的数据，我们可以根据SR公式来推算功率带宽。根据数据手册里TDA7293的推荐电压是±40V，SR=10V/uS，不考虑输出管压降，它的最大满功率频率（功率带宽）就等于10*10的6次方/（6.28*40）=39.8 kHz。
降低工作电压可以提高功率带宽，但同时也降低了最大输出功率。为了不降低最大输出功率或者提高功率带宽，可以采用BTL电路，每块芯片只负责一半的输出电压，同样输出功率下，功率带宽翻倍。
压摆高意味着大功率输出时有较小的高频失真，这几个芯片中LM3886具有最大的压摆率。
SR公式还可以帮助我们验算数据手册中的功率带宽数据有没有水份。比如。LM4766有个输出电压摆幅与输出信号频率关系曲线（如图13所示）。可以看到，LM4766的功率带宽有90 kHz以上，但用SR公式计算得到的功率带宽是71 kHz，再从图13中左下角的说明，THD&10%。其原因就在于此，90 kHz时输出20V电压已经严重失真了，这个曲线有水份。
压摆率.JPG
LM4766功率带宽.jpg
电源抑制比
该数据的意思是对电源波动的抑制能力，数值越高越好。这个参数恐怕不大引人注意，也很少有人提到它，实际上这个参数很大程度上影响到了器件的表现。数据手册里面单独列出的数据一般是100 Hz时正电源的电源抑制比，100 Hz时的电源抑制比看起来很高，所以即使用最简单的整流电源，芯片的输出端也不会有交流声出现。不过电源抑制比（特别是负电源抑制比）从芯片极点频率（几十Hz）开始随着频率升高程6dB的斜率降低，因此电源中的高频噪声会串入到输出端，造成听感变坏。加上功率IC是大电流元件，电源回路很小的阻抗就能带来比较大的电压变化，所以电源的退耦、布线就变得非常重要了。这也是为什么更换电源的滤波电容、退耦电容能明显改变声音的原因。
从表1中可以看出国半的芯片都具有很高的电源抑制比，而ST的TDA7293、TDA7294只有可怜的75dB，比LM3886低了45dB，相当于差200倍。这也是可以解释TDA7293、TDA7294高频失真为什么比较高的原因。
由于负电源的抑制比相比正电源差得多，如图14所示，因此单电源的OTL电路往往会给人意外的惊喜。这是因为负电源成了地线，负电源的变化被取消了，而正电源的抑制比在很大的频率范围内保持很高，电源的杂音比
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