LM4888是美国国家半导体公司（National Semiconductor Corporation）推出的Boomer系列音频功率放大器中的一员。该芯片采用5伏供电，提供2.1W输出功率，并将之输入4W的负载，也可以提供2.4W的输出功率，然后将之输入3W的负载，而总谐波失真及噪声（THD+N）不会超过1.0%。其3D增强模式是特别为用户提供的功能选项之一，可以用以增强立体声输出效果。特别是，LM4888允许为外形纤薄的便携式产品如拍照手机添加一些像音响系统、MP3播放器及FM收音机等新功能。

LM4888芯片设有两个独立的耳机启动输入，每一输入都有不同的逻辑电平阈值。两个耳机启动输入都可各自启动单端耳机模式以及关闭桥接负载输出模式。耳机感测输入功能是专为正常的立体声耳机插孔而设。余下的输入耳机逻辑可以接受正常的逻辑电平阈值。此外，LM4888设有低功耗的停机模式及过热停机保护功能，以及特有专用电路，可以抑制系统启动时的“开关/切换”噪音。

LM4888典型应用包括手机、多媒体监视器、便携式及台式电脑、便携式音频系统等。

1、驱动3-4Ω电阻时的PCB布线和电源调整

负载功耗是由流经该负载及其阻抗的电压决定的。随着负载阻抗的减小，其功耗将很大程度上取决于放大器的输出管脚与负载连接部位之间的互连(包括PCB的布线和导线)电阻的大小。这些驻留布线的电阻会产生电压降，使功耗出现在电流流经的线路上，而不是出现在负载本身上。举例来说，阻力为0.1Ω的布线可以将一个4Ω负载的输出功耗从2.1W降低为2.0W。随着负载阻抗的进一步减小，负载功耗减少的问题进一步恶化。因此，为了维持最大的负载功耗和最宽的输出电压幅度，连接放大器输出管脚与负载之间的PCB布线路径必须尽可能的宽。

不良的调节电源反过来也会影响最大输出功率。对于一个不良电源，其输出电压会随着负载电流的增加而下降。电源电压的下降会降低下级设计的电压裕量，削割输出信号，并且减少输出功率。甚至对于性能刚好够用的电源来说，布线阻抗所导致的结果与不良的电源所导致的结果一样。因此，采用尽可能宽的电源布线路径对于保持全输出电压及幅度是很有好处的。

2、桥接模式的结构

LM4888由两对运算放大器组成，形成了一个两通道(通道A和通道B)立体声放大器。其中，外部反馈电阻器R2(或者R3、R4)和R8(或者R6、R7)，以及输入电阻器R1和R9用来设置放大器A(-out) 和放大器B(-out)的闭环增益，而两个20kΩ的内部电阻器用来将放大器A的(+out)管脚和放大器B的(+out)管脚的增益设置为1。LM4888用来驱动连接于两个放大器输出-OUTA和+OUTA之间的负载，如扬声器。

放大器A的(-out)输出管脚同时也担当着放大器A(+out)的输入。这样，两个放大器所产生的信号在量上是相同的，但是相位却相差180°。利用这种相位差，可以在-OUTA和+OUTA之间放置一个负载，并以差分方式进行驱动，通常称为“桥接”。

桥接放大器的差别在于单端放大器，该放大器用以驱动跨接于单个放大器的输出管脚和接地管脚之间的负载。对于一个给定的电源电压，桥接模式较单端结构具有明显的优势——差分输出倍增了流经负载的电压。与相同环境下的单端放大器相比，其输出功率是后者的4倍。这就增加了可得到的输出功率，相当于放大器的电流不受限制，或者输出信号没有被削剪。选择放大器的闭环增益时，为了确保输出信号的削剪最小化，请参考“音频放大器设计”部分。

桥接输出模式的另一优势是流经负载的电压并非单纯的DC电压。这可通过将通道A和通道B的输出偏置于“半选电压（half-supply）”模式来实现，以消除单电源、单端放大器所必须的耦合电容器。通过消除单端放大器结构中的输出耦合电容器，可迫使单电源放大器的“半选电压”流经该负载。这也增加了IC的内部功耗，并可能永久性的损坏负载，例如扬声器。

3、功耗

当设计一个单端或桥接式电路的时候，功耗是一个主要的考虑因素。LM4888的每个通道含有两个运算放大器。在桥接模式下，每个通道的最大内部功耗是单端放大器的4倍。假设电源电压为5V、负载为4Ω，单个通道的最大功耗为1.27W，对于立体声来说则为2.54W。

4、电源旁路

如同其它功率放大器一样，采用适当的旁路措施对低噪声性能和高电源抑制性来说至关重要。在使用5V电压调节器的应用中，一般会将一个10μF的电容器与一个0.1μF的滤波电容器并联，实现稳定的调节器输出，减少电源线路的噪声，改良电源的瞬态响应。然而，这样做并不能消除对本地1.0μF钽质旁路电容的依赖，该电容器一般连接于LM4888的电源管脚和地之间。请不要用陶瓷电容器代替钽质电容器，这麽做可能会引起振动。注意，一定要使该电容器引线的长度，以及连接该电容器的布线长度——LM4888的电源管脚和地之间的布线长度尽可能短。

5、微功耗关机

施加于SHUTDOWN管脚的电压负责控制LM4888的关机功能。将GND电压施加于SHUTDOWN管脚，就可以激活“微功耗关机（micro-power shutdown）”功能。该功能激活以后，LM4888就会切断该放大器的偏压电路，降低电源电流。典型关机电流低至0.04μA，这可以通过为SHUTDOWN管脚施加一个尽可能接近GND的小电压而实现。任何大于GND的电压均有可能使关机电流增大。表1列出了一些激活和关闭微功耗关机功能和耳机放大器操作所需要的逻辑信号电平。

目前已经有一些控制该微功耗关机功能方法，其中包括：使用单推单掷开关、微处理器，或微控制器等。当使用开关的时候：
（1）在SHUTDOWN管脚和GND管脚之间连接一个100kΩ的外接电阻器。
（2）将开关连接在SHUTDOWN管脚和VDD之间。
（3）闭合开关，选择一个常规放大器操作模式。
（4）打开开关，通过100KΩ外接电阻器将SHUTDOWN管脚与GND连接，激活微功耗关机功能。
（5）开关和电阻器保证SHUTDOWN管脚不会悬空，这就避免了不必要的状态变化。

在带有微处理器或微控制器的系统中，使用数码输出为SHUTDOWN管脚提供控制电压，使用动态电路驱动SHUTDOWN管脚，消除上拉电阻器。

6、耳机控制

向LM4888的耳机控制管脚HP Sense施加一个逻辑电平，关断放大器A(+out)和放大器B(+out)，使桥接的负载处于静音状态。当集成电路处于该单端模式的时候，就降低了静音电流的功耗。

由于耳机插座没有连接任何耳机，R11-R13电压分配器就将施加于HP Sense管脚（PIN20）的电压设定为大约50mV。该50mV电压能够激励放大器A(+out)和放大器B(+out)，并将LM4888设定在桥接模式下工作。

当LM4888工作在桥接模态时，流经负载的潜在DC电流实际上是0V。因此，甚至在理想的情形中，输出电压波动也不会导致错误的触发。将耳机连接到耳机插座上，使耳机插座管脚与-OUTA断开，允许R13把HP Sense管脚电压拉升到VDD。这就启动了耳机功能，切断了放大器A(+out)和放大器B(+out)，使桥接的扬声器处于静音状态。然后，放大器驱动耳机，耳机的阻抗与电阻器R10和R11处于并联状态。由于耳机的典型阻抗为32Ω，这些电阻器对于LM4888的输出驱动能力具有负面影响。

有一个能控制BTL或SE模态之选择的二级输入线路。这个输入控制管脚叫作耳机逻辑输入（HP Logic Input）。当HP Logic输出处于高电平的时候，LM4888工作于SE模态。当HP Logic是低电平（HP Sense管脚也为低电平）的时候，LM4888工作在BTL模态。在BTL模态(HP Logic和HP Sense均为低电平)，如果耳机直接连接于单端输出上(没有使用插座上的HP Sense管脚)，那么扬声器(BTL)和耳机(SE)将同时工作。在这情况下，反相的运算放大器输出就同时驱动扬声器和耳机的负载，也就是说，8Ω的电阻器与32Ω电阻器是并联的。由于LM4888能够驱动高达3Ω的负载，只有每个扬声器和每个耳机驱动器的并联电阻不超过3Ω，同时驱动扬声器和耳机是没有任何问题的。

如上所述，使用LM4888同时扬声器(BTL)和耳机(SE)的负载是很简单、很容易的。但是，如果HP Logic管脚被用于控制BTL/SE的动作，并且HP Sense管脚连接于GND，该结构就不能发挥作用了。

7、选择适当的外部元件

要使LM4888的性能得到最佳发挥，必须选择最佳的外部元件。虽然LM4888在容差很大的外部元件环境下也能很好的工作，对外部元件的特性值进行优化，将使LM4888得到最佳的性能。

LM4888为整体增益稳定型（unity-gain stable）器件，为设计师提供了最大的设计灵活性。可使放大器获得最小的总谐波失真（THD+N）和最大的信噪比。随着闭环增益的增加，这些参数将被折衷处理。然而，低增益要求输入信号具有很大的电压波幅，以获得最大的输出功率。幸运的是，许多信号源具有高达1VRMS(2.83VP-P)的输出，如音频CODEC。

（1）输入电容值的选择
对最低的音频频率进行放大，必须采容量最大的输入耦合电容器(C1和C2)。容量很大的电容器可能很贵，而且可能会降低便携式设计中的空间利用率。然而，在许多情况下，便携式系统中所采用的扬声器（不管是内置还是外接），都很难再生出低于150Hz的信号。对于这种频率受到一定限制的扬声器应用，采用较大容量的输入电容器所取得的改进效果是很小的。

除了影响系统的成本和外形大小外，C1和C2也会影响LM4888的开机和关机（click and pop）表现。当第一次向施加电源电压的时候，随着输入电容器上的电荷从零向静态变化，系统会产生突变（pop）声。POP声的大小与输入电容器的尺寸大小成正比。通过某一固定电流对输入电容器进行充电的时候，电容器的容量越大，达到稳定的DC电压状态（一般为VDD/2）所需要的时间越长。由于放大器的输出级是通过反馈电阻器R2和R8对输入电容器进行充电的，因此，选择适当的输入电容值就可以使POP声最小，也就是说，该电容值不能大于-3dB频率所要求的电容上限值。

（2）旁路电容器容量的选择

除了减小输入电容器的尺寸外，还应该认真考虑连接于BYPASS管脚的C6电容器的容量值。由于C6决定了LM4888从充电到处于稳定状态的快慢程度，其电容值对降低启动时的POP声是至关重要的。LM4888的输出电压上升到DC稳定电压（一般为VDD/2）的速度越慢，启动时的POP声就越小。选择C6为1.0μF，C1在0.1μF至0.39μF范围内，可使系统关机时的click和pop最小。

选择C1使其容量值不大于理想带宽所必须的数值，有助于使click和pop最小化。将一个1μF的电容器C6连接在BYPASS旁路管脚和接地脚GND之间，可以改进内部偏压的稳定性和放大器的PSRR。

8、优化并使clicks和pop最小

LM4888含有能够使开机和关机的瞬间响应（即clicks and pop）最小化的优化电路。

当电路接通后，内部电流源以受控、线性方式，改变流经BYPASS管脚的电压。理想情况下，输入和输出会追踪（TRACK）应用於BYPASS旁路管脚上的电压。在BYPASS旁路管脚的电压到达VDD/2之前，内部放大器的增益一直保持统一。一旦BYPASS旁路管脚上的电压稳定下来，LM4888器件就可以完全操作了。虽然BYPASS旁路管脚上的电流不能更改，改变C6的尺寸大小却能够改变LM4888的导通时间和“clicks and pops”。增加C6容值可以减少接通POP的大小，然而这却会带来一些折衷：随着C6尺寸的增加，接通时间也增加了。

为了消除“clicks and pops”，所有电容器在接通前必须放电。快速接通和关断VDD，可能无法使电容器完全放电，并可能产生“clicks and pops”。

进一步信息，请访问http://www.national.com/pf/LM/LM4888.html。