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 IC TDA7294 TDA7293应用 LM1875 LM4766 LM3886一、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下面我们对这几款芯片的主要数据做一个深入的分析需要说明的是，本文所有数据均源自厂商的产品数据手册1、输出功率从表1可以看到，TDA7294的最大输出功率可达 100W，远远大于 LM3886的68W实际上 TDA7294的100W 是毫无意义，它是在失真 THD=10%时的输出功率，而 LM3886的68W 是在失真加噪声 THD+N=0.1%时候的功率。
事实上 TDA7294在 THD=0.1%时的功率与 LM3886相差无几这就 ST 在测试条件上玩的一个花招如果你设计一个需要输出100W 可用功率的功放，那么粗心选用一片 TDA7294必然会导致失败表1.jpg表2详细地反映了各无芯片的实际输出功率与失真率、电压及负载的关系从表中可以看出，TDA7293/TDA7294在同样的电压下，输出功率略大于 LM3886，这是由于 TDA7293/TDA7294输出级采用了自举电路的原因不过，自举电路的代价是使听感变差，如果去掉自举电容，音质会明显改善，但最大输出功率将小于 LM3886，这是因为 DMOS 的开启电压较高的原因表2.jpg受散热与输出电流的限制，号称100W 的 TDA7293/TDA7294推4欧姆音箱的推荐工作电压仅为±29V 与±27V，与 LM3886的±28V 相比没有优势虽然在推8欧姆音箱的时候 TDA7293与 LM3886拉开了距离，工作电压可达±40V，输出功率明显胜出，但根据分析，限制最大输出的关键是封装，封装类似的芯片的最大输出功率其实都差不多，详见后文的散热部分从表中还可以看出 LM4766不适合驱动4欧姆的音箱（未给出数据） ，这是由于芯片的最大输出电流仅为4A（见表1） ，低于推荐的±26V 工作电压驱动4欧姆负载所需的电流。
LM4766要驱动4欧姆的音箱只能降低工作电压（考虑管压降的话应该不超过±18V） 几年前曾经有人用 LM4766制作的40W 功放，号称能推好丹拿（4欧姆音箱） ，不少人信以为真如果我们仔细研究过数据手册，熟悉产品特性的话，就不会上当受骗了同样，LM1875受输出电流的限制，推荐电压下4欧姆负载的最大功率小得可怜，仅同8欧姆一样它与LM4766一样都不适合用来推低阻抗音箱一定要推低阻抗音箱的话，应该采用并联方式LM4766和LM1875的输出电流较小的另一个原因是受封装限制，最大功耗较低，必须把电流限制在较小的水平上综上所述，用 LM1875和 LM4766做的 BTL 电路，不并联的话，供电电压没心要超过±18V，而且只能推8欧姆的音箱而 THD=10%时，输出信号已经严重削峰，这时的功率对高保真来说毫无意义1、失真率在产品数据手册的开头部分，往往会给一个很漂亮的失真率数据，比如表1里面 LM3886的0.004%，TDA7294的0.005% 我们千万不要被这些漂亮的数据所欺骗，要知道这是某个频率、某个功率下的失真，是该芯片的极限，除些之外所有条件下失真率都将超过这个数字，而且多半是超过一个数量级以上的。
数据手册后面的失真率曲线才是我们应该关注的失真率曲线比较复杂，与多种因素相关，如功率、频率、负载阻抗等通常产品数据手册至少会给出1kHz 频率下失真率与输出功率的关系曲线LM1875失真.jpgLM4766失真.jpgLM3886失真.jpgTDA7293失真.jpgTDA7294失真.jpg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 LM38862）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 TDA72943、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。