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淺析音頻放大器調(diào)試小技巧

電子設(shè)計(jì) ? 來源:電子設(shè)計(jì) ? 作者:電子設(shè)計(jì) ? 2022-01-19 16:15 ? 次閱讀

作者: Henry Kwok

外部元件放置

接地問題

電源和去耦

PWM濾波器

散熱問題

I2C/ I2S 通信

1.組件放置

D類放大器產(chǎn)生PWM脈沖,揚(yáng)聲器端子橋接負(fù)載配置,揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器大約是電源的兩倍。 工作頻率一般為384Khz至768Khz,快速切換對具有快速上升時(shí)間(nS)和短脈沖寬度,因此這可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的RF發(fā)射干擾,使芯片到揚(yáng)聲器之間的走線成為天線,所以 處理組件放置很重要。

Output Filter

poYBAGGKTlSAQRHAAAA4c_lu1ko684.png

poYBAGGKTlaAYbMQAAA7XEWEsN0093.png

2.接地問題

- 與組件放置密切相關(guān)的是接地問題。 理想情況下,所有組件都放置在理想的位置,堅(jiān)固的接地平面具有零阻抗,因此不會(huì)干擾任何其他因素,并且不會(huì)產(chǎn)生任何影響,并且會(huì)對接地返回電流造成EMI威脅。

-理想情況下,可能需要將敏感元件放置在遠(yuǎn)離噪聲元件的地方,地平面具有有限的阻抗。 這是可能需要將接地隔離到一定程度的地方,但是由于隔離產(chǎn)生不需要的天線而存在引起EMI危險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。

在芯片內(nèi)部,模擬和數(shù)字域需要相互通信。 下面的紅色環(huán)路是地電流。 這意味著存在從不同接地流入和流出的返回電流。 由于這些接地回路電流和每個(gè)電路之間的連接阻抗,以避免噪聲從數(shù)字電路耦合到模擬電路。 建議使用不同的接地以避免開關(guān)耦合通過地面的噪聲, 即使連接一個(gè)小電阻來增加分離也可

pYYBAGGKTluAY9YmAAA3gkuuOE4021.png

-如果可能,請使用小電阻器以改善電源接地與模擬接地之間的距離

-避免數(shù)字電源和模擬電源連接在一起

-添加電源濾波器

3供電和解耦

由于這些音頻放大器直接連接PVDD供電,因此電源阻抗很高,因?yàn)殡娏飨暮艽蟆?內(nèi)置有大量保護(hù)功能的內(nèi)部電路,如UVP(欠壓保護(hù)),OCP(過流保護(hù)),OTP(過溫保護(hù)),UVP和OCP都會(huì)因電源尖峰而產(chǎn)生錯(cuò)誤觸發(fā),因此 正確的耗材去耦可能有助于它。

PWM Wavform邊緣

D類芯片輸出上升時(shí)間的正常PWM約為2nS,邊沿電流的頻率將在200Mhz,此芯片上的電源去耦至關(guān)重要,以保持電流回路盡可能小并避免傳播 干擾。 開關(guān)瞬態(tài)可能非常高,因此我們建議在每個(gè)放大器供應(yīng)引腳旁邊放置陶瓷電容。 由于電流很大,建議每個(gè)引腳至少使用1uF + 0.1uF。 需要從VDD到具有相同層的主電容的直接跡線,電容器接地連接應(yīng)與放大器芯片接地相同。

在更高功率的D類放大器中,通常輸出功率大于10 W,輸出端的濾波器放大器是必需的。 濾波器本質(zhì)上是無源的,并且每個(gè)濾波器都使用電感器和電容器輸出終端。 因此,它被稱為LC濾波器。 選擇適當(dāng)?shù)腖C濾波器元件對于滿足所需的音頻性能,效率,EMC / EMI要求和最終成本至關(guān)重要應(yīng)用。 本應(yīng)用報(bào)告可作為輔助LC濾波器組件部分的指南D類放大器,以滿足終端系統(tǒng)的目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo)。一些TI D類音頻放大器在單個(gè)器件中支持多種輸出配置。 這允許最終應(yīng)用程序的高度靈活性。

PWM濾波器可以采用不同的模式,以支持板放大器類型,如AD調(diào)制,BD調(diào)制,1SPW,混合。。。。。。等。 此外,PWM具有匹配BTL模式,PBRL模式和SE模式的不同配置。

pYYBAGGKTmGAIOP_AAD8L_bPpuc105.png

橋接負(fù)載(BTL)

poYBAGGKTmOACcWtAAArgPVtbUo087.png

并聯(lián)橋接負(fù)載(PBTL)

pYYBAGGKTmWAPn1XAAAuvmbnQsk998.png

單端(SE)

poYBAGGKTmeAZm7bAAA0CLsOgQ0598.png

TI開發(fā)了LC計(jì)算工具,用于優(yōu)化價(jià)值,方便最終客戶設(shè)計(jì)自己的濾波器。 以下是下載地址。 請確保您的電路與您選擇的調(diào)制方法匹配。

http://www.ti.com/tool/lcfilter-calc-tool

pYYBAGGKTmqAE4NYAAE00Y3qytM898.png

散熱問題

由于功率放大器是高電流器件,因此熱量對于那些設(shè)計(jì)者來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。

在D類音頻放大器中,PWM開關(guān)頻率主要影響MOSFET損耗和電感器損耗。 采用大電感降低PWM開關(guān)頻率,提高散熱性能。 ?在大輸出情況下,LC濾波器可以實(shí)現(xiàn)比鐵氧體磁珠更好的熱性能。

- 將功率放大器設(shè)備放置在遠(yuǎn)離PCB邊緣的位置,避免使用走線或串線切斷從音頻放大器設(shè)備到周圍區(qū)域的熱量流。

解決方案:

使用1SPW模式減少開關(guān)丟失

避免在放大器附近放置其他發(fā)熱元件或結(jié)構(gòu)。

使用更多層PCB,為器件提供更

銅的厚度和PCB層對熱性能有很大影響。 對于EVM板,它是4層和2Oz銅。

I2C / I2S 通訊

I2C通訊失敗

軟件配置了錯(cuò)誤設(shè)備地址

數(shù)據(jù)邊緣更改錯(cuò)誤

錯(cuò)誤/弱信號(hào)或電壓電平錯(cuò)誤

地拉高電阻或電容錯(cuò)誤導(dǎo)致緩慢上升以觸發(fā)電路錯(cuò)誤

接地不良或連接到噪音地

-I2S通訊失敗

設(shè)置錯(cuò)誤的I2S格式,因?yàn)镮2S格式有很多不同,例如DSP,左對齊,右對齊和TDM,位長和偏移也不同

錯(cuò)誤電平/ 噪音太大

走線太長而受到干擾

解決方案:

降低電阻

降低電容值

配置匹配的格式

減少信號(hào)噪音

審核編輯:金巧

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