LM4871 是德州儀器 (TI) 公司推出的一款低電壓供電的音頻功率放大器，設(shè)計用于驅(qū)動單聲道音頻信號，廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備，包括手機、掌上電腦、MP3播放器、便攜式游戲機等。這款芯片具有低功耗、簡潔的電路設(shè)計以及優(yōu)良的音頻輸出特性，非常適合在對電池續(xù)航要求較高的設(shè)備中使用。下面從其常見的應(yīng)用場景、技術(shù)參數(shù)、工作原理、特點和優(yōu)點等方面詳細介紹 LM4871 的應(yīng)用。

一、LM4871 的主要特點和優(yōu)勢

1. 低電壓供電LM4871 設(shè)計為在 2V 至 5.5V 的電壓范圍內(nèi)工作，非常適合低壓供電的便攜式設(shè)備。其工作電壓范圍與常見的鋰電池電壓范圍（3.7V）非常匹配，使其成為電池供電設(shè)備的理想選擇。低電壓的設(shè)計不僅有助于降低整體功耗，還能延長設(shè)備的電池續(xù)航時間。

2. 無濾波輸出由于 LM4871 內(nèi)部集成了低通濾波電路，能夠直接驅(qū)動揚聲器而無需外置的濾波器。這種無濾波輸出結(jié)構(gòu)不僅減少了外部元件的數(shù)量，簡化了電路設(shè)計，同時也節(jié)省了成本和 PCB 空間，非常適合緊湊的便攜設(shè)備。

3. 過熱保護和短路保護LM4871 配備了過熱保護和短路保護功能，能夠有效防止過載和短路情況下的損壞，提高了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。特別是在便攜設(shè)備中，過熱和短路保護是確保設(shè)備長期穩(wěn)定運行的重要特性。

4. 優(yōu)良的音頻輸出性能LM4871 具有高信噪比（SNR）和低總諧波失真（THD）的特性，能夠提供高質(zhì)量的音頻輸出，滿足用戶對清晰音質(zhì)的需求。在驅(qū)動小型揚聲器時，能夠提供 250mW 的輸出功率，足以滿足大部分小型便攜設(shè)備的音頻需求。

5. 功率效率LM4871 采用 AB 類放大結(jié)構(gòu)，盡管其效率不如 D 類放大器高，但其在小功率輸出時的效率仍然可接受，且電路結(jié)構(gòu)簡單，失真較低。在實際應(yīng)用中能夠兼顧音質(zhì)和功耗的平衡，特別適用于對音質(zhì)有較高要求的應(yīng)用場景。

二、LM4871 的技術(shù)參數(shù)

LM4871 的技術(shù)參數(shù)在便攜式設(shè)備設(shè)計中至關(guān)重要，以下是其關(guān)鍵參數(shù)：

• 工作電壓范圍： 2V ~ 5.5V

• 最大輸出功率： 250mW（負載為 8Ω，Vdd = 5V）

• 靜態(tài)電流： 3mA（典型值）

• 關(guān)斷電流： 0.7μA（典型值）

• 總諧波失真 (THD)： 0.1%（典型值）

• 信噪比 (SNR)： 95dB（典型值）

三、LM4871 的應(yīng)用場景

1. 手機和智能設(shè)備

在手機和智能設(shè)備中，LM4871 常被用于驅(qū)動耳機和小型揚聲器。隨著移動設(shè)備逐漸向小型化和輕量化發(fā)展，LM4871 憑借其小巧的封裝和簡潔的外圍電路，成為此類設(shè)備的優(yōu)選功放 IC。由于其低電壓供電的特性，能夠直接使用手機的電池供電，而無需額外的電源管理電路，進一步減少了設(shè)計的復(fù)雜性。

此外，LM4871 的低功耗特性能夠有效降低手機在播放音頻時的電池消耗，對于提升手機的整體續(xù)航性能具有積極的作用。同時，該 IC 的高信噪比和低失真確保了手機通話和音樂播放的音質(zhì)，在用戶體驗方面表現(xiàn)出色。

2. MP3 播放器和便攜式音頻設(shè)備

MP3 播放器等便攜式音頻設(shè)備是 LM4871 的主要應(yīng)用場景之一。在這些設(shè)備中，由于用戶對音頻的播放質(zhì)量有較高的要求，LM4871 的低失真和高信噪比優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)。此外，便攜式音頻設(shè)備的電池容量通常較小，LM4871 的低電壓供電和低靜態(tài)電流消耗能夠顯著延長設(shè)備的播放時間。

MP3 播放器通常采用小型揚聲器或耳機作為音頻輸出設(shè)備，LM4871 的 250mW 輸出功率足以滿足一般耳機和小型揚聲器的需求，音質(zhì)方面也能達到較高的標(biāo)準(zhǔn)。對于追求高音質(zhì)的便攜設(shè)備來說，LM4871 是一個經(jīng)濟而實用的選擇。

3. 無線音箱和小型音頻設(shè)備

LM4871 還可以用于無線音箱和其他小型音頻設(shè)備，這類設(shè)備通常依靠電池供電，體積相對較小，對功放 IC 的體積和功耗有一定的要求。LM4871 的低電壓供電和高音質(zhì)特性使其在這類應(yīng)用中非常具有優(yōu)勢。

在無線音箱中，LM4871 可以直接驅(qū)動小型揚聲器，且無濾波輸出的設(shè)計減少了外圍電路的復(fù)雜性，使得設(shè)計更加緊湊。此外，LM4871 的過熱保護和短路保護功能能夠確保設(shè)備在高強度工作環(huán)境下的穩(wěn)定性和安全性，這對于無線音箱等戶外便攜設(shè)備尤為重要。

4. 電子書閱讀器和掌上游戲機

在電子書閱讀器和掌上游戲機等產(chǎn)品中，音頻輸出雖非核心功能，但卻是提升用戶體驗的重要手段。LM4871 可為此類設(shè)備提供清晰的音頻輸出效果，滿足電子書的語音朗讀和游戲機的背景音需求。由于電子書和游戲機大多采用電池供電，因此 LM4871 的低功耗特性對這類設(shè)備具有較大的吸引力。

四、LM4871 的典型應(yīng)用電路

LM4871 的應(yīng)用電路相對簡單，通常只需少量的外圍元件即可實現(xiàn)穩(wěn)定的音頻放大功能。以下是 LM4871 的一個典型應(yīng)用電路設(shè)計：

1. 輸入電容： LM4871 的輸入端通常連接一個電容用于 AC 耦合，防止直流信號進入放大電路，保護芯片。

2. 反饋電阻和電容： 反饋電阻和電容用來控制增益和穩(wěn)定電路工作。LM4871 的增益可以通過更改反饋電阻的阻值來進行調(diào)整。

3. 旁路電容： LM4871 設(shè)計中，旁路電容用于濾除供電電壓中的高頻噪聲，確保放大器的穩(wěn)定性。

4. 輸出連接： LM4871 的輸出端通常直接連接揚聲器或耳機，芯片自帶的無濾波輸出結(jié)構(gòu)無需額外的濾波器，使電路簡潔高效。

五、LM4871 在不同場景下的優(yōu)化設(shè)計

1. 功耗優(yōu)化： 在電池供電的便攜設(shè)備中，可以在播放音頻時僅開啟 LM4871 的工作模式，而在無音頻播放時使其進入關(guān)斷模式，以最大限度地降低功耗。此外，在低音量輸出時，通過優(yōu)化增益設(shè)置可以進一步減少功率消耗。

2. 熱管理設(shè)計： LM4871 自帶的過熱保護機制可以在芯片溫度過高時自動關(guān)閉輸出，但在設(shè)計中仍需考慮散熱布局，特別是在較高功率輸出的場景下，應(yīng)確保 PCB 的散熱區(qū)域充分，避免芯片因過熱而影響音質(zhì)或設(shè)備壽命。

3. EMI 抑制： 在設(shè)計中可以加入適當(dāng)?shù)?EMI 濾波器，以降低高頻噪聲對音頻輸出的影響，尤其在需要嚴(yán)格控制電磁干擾的設(shè)備中，例如一些醫(yī)療設(shè)備和高靈敏度的通信設(shè)備。

六、總結(jié)

LM4871 作為一款低電壓供電的音頻功率放大器，在便攜式設(shè)備中應(yīng)用廣泛。其低功耗、簡潔的電路設(shè)計、優(yōu)良的音質(zhì)和可靠的保護功能，使其成為眾多便攜電子設(shè)備的理想選擇。隨著便攜式設(shè)備的不斷發(fā)展，對音質(zhì)和功耗的要求也在不斷提高，LM4871 的性能特點完全能夠滿足現(xiàn)代便攜設(shè)備的音頻輸出需求。