音频工程师越来越多地在手持系统中使用增强型d类音频放大器，因为它们能够从低电压源(如单节锂离子电池)提供高性能音频。例如，当手机被用作便携式媒体播放器或扬声器时，ab类放大器不足以提供所需的清晰度和音量。取而代之的是d类放大器。然而，当手机作为手机使用时，ab类放大器在保持功率的同时提供了出色的性能。为了在手机类应用中保持功率，同时仍然允许扬声器或媒体播放器应用中的大声音，将单个扬声器多路复用到多个音频源是很有吸引力的。困难出现在这样的应用中，从d类放大器增强的音频信号经常使音频信号超出典型开关的范围。本应用笔记讨论了MAX14689的Beyond-the-Rails 功能如何允许它在没有额外电路的情况下切换这些信号。

这个问题

增强型d类放大器提供大的声音，而不需要PCB上的大空间。然而，当将升压放大器多路复用到扬声器时，出现了一个问题。根据设计，升压D类输出的音频信号大于电源电压。然而，普通开关仅限于其供电轨道内的信号。许多现代开关增加了在负电源以下传递信号的能力。这仍然对来自d类放大器的升压信号构成问题，因为高于正电源的信号无法通过。d类放大器内部的升压电源通常不打算用于为外部设备供电。即使它有能力，电压也只有在放大器打开时才可用。这使得使用这种电源不切实际，因为当另一个放大器在使用时，它是不可用的。因此，在没有附加电路的情况下，很难在扬声器多路复用应用中使用典型开关。有几种方法可以解决这个问题，本应用程序说明总结了每种方法的优缺点。

解决问题的常用方法

一种解决方案是增加提供给开关的电源电压。这使得开关可以毫无困难地传递音频信号。另一种方法是改变音频信号的电平，使信号处于开关的适当范围内。最后，为了解决这个问题，工程师可以使用带有beyonthe - rails技术的MAX14689双极双掷(DPDT)开关。该解决方案允许音频信号不受干扰地通过，无需额外的外部电路。下面分析了每种方法的优缺点。

增加电源电压

在某些情况下，简单地接通来自增强的d类放大器的增强电压似乎是有利的。如上所述，这种解决方案产生了一个新问题:当另一个放大器在使用时，升压的d类放大器被关闭，升压电压不可用。设计人员必须设计出一种从其他电源为开关供电的方法。这意味着系统必须设计额外的或电路，根据使用的放大器，从不同的源为开关供电。这种解决方案所需的OR电路消耗额外的空间和功率。在空间和功耗是主要设计限制的系统中，这种权衡是不可取的。

虽然不常见，但另一种解决问题的方法是使用电感或电荷泵方法在电路中添加外部增强电源。这解决了问题，但有明显的缺点。首先，大多数现代应用程序的空间约束特性使得这是一种不可接受的解决问题的方法。额外的增强电源意味着增加笨重的外部组件(IC/二极管/电容器/场效应管/电感)。这根本不行。此外，即使是高效的升压转换器也会引入在电池运行的系统中不可接受的功率损耗。

将音频电平转移到可接受的范围

音频应用中使用的许多开关都支持负电压。因此，将信号的直流偏置向下移动，直到信号落在开关可接受的电压范围内，这是一种常用的解决方案。最常见的是使用直流阻塞方法。在这种方法中，工程师在开关的输入端放置直流阻塞电容器。这种方法的问题有三个方面。

首先，电容器为空间已经很紧的应用程序增加了组件。此外，所增加的电容器需要相当大的价值，以保持高通滤波器的截止频率尽可能低。由于此时的负载是扬声器而不是放大器的高阻抗输入，这进一步增加了维持音频质量所需的电容器的尺寸。

出现的第二个问题使第一个问题复杂化。用于直流阻塞的电容器由于其电压系数在低频时增加了相位畸变。电压系数描述了电容值随电容器两端电压变化的程度。由于在低频时电容器的阻抗变高，电压在电容器上产生，从而使电容降低到额定值以下。随着频率的增加，电容也随之增加。电容的变化在频率比滤波器的-3dB点高10倍的地方引入了失真。因此，为了使失真超出可听范围，电容器应该足够大，以产生低至2Hz的截止频率。此外，所选择的电容器应具有低电压系数，这通常不包括小封装电容器，如陶瓷。最常见的是使用钽或电解电容器来保持低电压系数。

最后，等效串联电阻(ESR)的非线性等因素引起了更多的失真。ESR中的非线性可能是频率相关的，并且在某些情况下由于阻抗增加而限制了传递给扬声器的功率。

直流阻塞方法解决了这个问题，但需要在成本、音频质量和空间限制方面进行权衡。

Maxim解

Maxim针对这个问题的解决方案(图1)是MAX14689超小型双极双掷(DPDT)开关，它允许增强信号通过而无需额外的外部电路。MAX14689具有Beyond-the-Rails技术，允许高达±5.5V的信号以超低失真通过，同时器件提供低至+1.6V的电压。

考虑到MAX14689能够通过电源轨道上方和下方的电压，因此无需直流阻塞或增强外部电源。事实上，使用MAX14689实现多路扬声器允许工程师在没有额外外部电路的情况下为音频系统供电，节省了相当大的空间。无需直流阻塞电容即可传递信号的能力消除了直流阻塞电容所占用的空间和引入的畸变。MAX14689采用1.2mm x 1.2mm、9凸点晶圆级封装(WLP)，是业界最小的DPDT开关，可进一步节省空间。

MAX14689采用“先断后合”时序来防止两个放大器短路在一起，它保护了系统的音频质量，同时与其他常见解决方案相比，还减少了所需的空间。当电源低至2.5V时，开关的低导通电阻(通常为0.25O)允许高效地将功率传输到扬声器。MAX14689引入的低THD+N使该解决方案非常适合空间，成本和音频质量非常重要的音频系统。

结论

增强的d类放大器在电池供电的音频系统中很有吸引力，因为它们可以大大提高音频质量。然而，由于这种放大器的功耗较高，使这种类型的系统始终处于开启状态是不利的。由于将单个扬声器多路复用到单独的音频系统中有许多优点，因此典型开关无法在其供电轨道上下传递信号就产生了一个值得解决的问题。传统的解决方案引入了许多不想要的效果，但Maxim解决方案提供了一个简单，节省空间，并保持音频质量的解决方案。