一、简介

LM4871是一款AB类音频功率放大器，广泛应用于各种便携式电子设备中。作为单声道放大器，其特点在于低功耗、低失真、较高的信噪比和良好的稳定性。LM4871的设计目标是为音频信号提供高质量的放大效果，在3V电源供电的条件下，其能够在8欧姆负载下提供约1瓦的输出功率，能够满足便携式设备的音频放大需求。

二、主要参数

LM4871的参数是衡量其性能的重要指标，其中主要包括电源电压范围、输出功率、谐波失真、信噪比、输入阻抗和静态电流等。以下是LM4871的主要参数：

1. 电源电压范围：LM4871的电源电压工作范围为2.0V至5.5V，通常在便携设备中，3V电源能够满足其正常工作需求。

2. 输出功率：在3V电源电压和8Ω负载下，LM4871可以提供1瓦的输出功率，在5V电源下可输出高达1.5瓦的功率。

3. 谐波失真：其总谐波失真加噪声（THD+N）在满功率下不超过1%，确保了音频输出的纯净性。

4. 信噪比：LM4871的信噪比达到90dB，使其在低音量环境下仍能够保持较高的音质。

5. 静态电流：该芯片具有低功耗特点，静态电流仅为4mA，在便携式设备中可延长电池续航时间。

6. 封装：LM4871通常采用SOP-8或DIP-8封装，便于集成到电路板中。

三、工作原理

LM4871采用了AB类放大结构，通过正负半波的放大电路进行音频信号的放大。具体来说，AB类放大器在小信号情况下，采用A类放大方式，电流始终流过输出端，这样可以降低交越失真。在大信号输出时，切换到B类放大模式，以降低功耗。LM4871内部集成的AB类放大电路具有失真低、效率高的特点，适合驱动耳机和小型扬声器。

LM4871的输出端直接驱动扬声器，而不需要通过耦合电容或变压器，因此在应用中既减少了外围元件数量，也降低了设计的复杂性。其输出在无信号输入时处于静音状态，通过一个外部引脚控制使能状态，可以有效控制其电流消耗。

四、引脚功能

LM4871通常为8引脚的封装，其引脚功能如下：

1. 引脚1（SHUTDOWN）：关断控制引脚。当该引脚接高电平时，放大器进入关断模式，功耗极低；接低电平时，放大器正常工作。

2. 引脚2（BYPASS）：旁路引脚，通常连接到电源分压电路，用于稳定内部偏置电压。

3. 引脚3（IN+）：正输入端。音频信号输入至该引脚。

4. 引脚4（GND）：接地端，用于提供稳定的参考地。

5. 引脚5（OUT+）：放大输出的正极端，直接连接至扬声器正极。

6. 引脚6（VDD）：电源正极端，接入电源电压（2.0V至5.5V）。

7. 引脚7（OUT-）：放大输出的负极端，连接至扬声器负极。

8. 引脚8（IN-）：负输入端，用于连接音频信号的负极。

五、特性与优势

1. 低失真高音质：LM4871采用了AB类放大结构，失真度低，能够输出较为纯净的音频信号，非常适合应用于对音质有一定要求的场合。

2. 低功耗：由于支持关断模式，静态功耗非常低。在关闭模式下的电流几乎可以忽略，因此非常适合电池供电的便携式设备。

3. 外部元件少：不需要输出耦合电容、衰减电阻或上拉电阻，简化了电路设计，降低了成本。

4. 高信噪比：其信噪比高达90dB，使得其即使在低电压和低音量的情况下，依旧能够提供较清晰的音质。

5. 稳定性好：LM4871在设计上考虑了电路的稳定性，即便在高功率输出时，仍能保持稳定的音频信号输出。

六、应用领域

由于其低功耗和良好的音质表现，LM4871广泛应用于以下领域：

1. 便携式音频设备：如MP3播放器、便携式音箱等设备中，LM4871可以提供较高音质的音频输出，且能够降低电池消耗。

2. 手机和平板：LM4871适合用于手机和平板的耳机驱动和外放扬声器。

3. 电脑外设：如USB音箱、耳机放大器等，通过USB供电便可满足LM4871的工作需求。

4. 语音处理设备：在一些语音识别或语音播报设备中，由于音频输出要求较高，LM4871可以提供良好的音质输出效果。

5. 玩具电子设备：例如带有语音功能的玩具中，LM4871能够满足音频放大的需求，同时其低功耗的特点也有助于延长电池寿命。

七、典型应用电路

LM4871的典型应用电路设计非常简单，通常只需少量的外部元件即可实现音频放大功能。以下是一个典型的应用电路图。

• 电源电压：LM4871的电源引脚连接至VDD（通常为3V或5V）。

• 音频输入：将音频信号连接至IN+和IN-端，IN+和IN-端之间可以串联一个电容，以防止直流分量对音频放大效果产生影响。

• 旁路电容：在BYPASS引脚上连接一个电容（通常为1μF），用于稳定内部偏置电压，避免信号波动。

• 输出端：输出端OUT+和OUT-直接连接至扬声器，用于驱动8Ω或4Ω负载的扬声器。

这种电路设计能够有效提高音频信号的放大效果，同时保证音质清晰。LM4871支持BTL输出方式，这意味着它不需要耦合电容，直接推动扬声器，进一步降低了失真度。

八、应用注意事项

在使用LM4871的过程中，需要注意以下几个方面，以保证其稳定的工作状态：

1. 电源滤波：在VDD电源引脚和地之间增加一个适当的滤波电容（通常为10μF），可以有效滤除电源纹波，降低对音频信号的影响。

2. 旁路电容：旁路引脚接入的电容值应适当，通常为1μF。过小的旁路电容会影响内部电路的稳定性。

3. 散热处理：尽管LM4871功耗低，但在长时间大功率输出时，芯片可能发热，适当的散热处理有助于提高其使用寿命。

4. 关断控制：在不使用放大器时，应将SHUTDOWN引脚拉高以关闭放大器电路，避免不必要的功耗。

5. 负载匹配：LM4871适合驱动8Ω至4Ω的负载，应根据负载阻抗适当调整电源电压，避免过载。

九、优缺点分析

优点：

1. 低失真，音质好。

2. 支持宽范围的电源电压。

3. 低功耗，适合便携式应用。

4. 简化外围电路，降低成本。

5. 支持BTL输出，减少失真。

缺点：

1. 功率输出受限，不适合高功率场合。

2. 在大负载驱动时散热需求较高，需增加散热设计。