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TI 700-mW低电压音频功率放大器TPA711的特性及其应用
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-08 19:04:15



举例,假定R1=10 kΩ,RF=50 kΩ,则在BTL模式下电路电压效益为-10,反相端输入等效阻抗为8.3 kΩ,这个取值在推荐范围内。
对于高性能应用场合,R1,RF选用金属膜电阻,这样可降低电路噪声。当RF大于50 kΩ时,由于RF和MOS输入回路容抗的作用,会使电路工作不稳定。这时可在RF两端并一个5pF的电容。这样RF,CF可形成一个低通滤波回路,回路的截止效率可由等式(7)决定。
(7)
例如,当RF=100 kΩ,CF=5pF时,fco=318kHz,这足以超过音频范围。
5.输入电容C1:
在实际应用中,C1可使TPA711的偏置电压稳定,这对确保电路稳定工作很重要。在本例中,C1,R1形成一个高通滤波回路,其角频率由方程(8)决定。
(8)
电容C1的取值对稳定电路偏置电压影响较大。当R1=10 kΩ时,为得到低至40Hz的平坦响应特性,可由等式(9)决定C1取值。
(9)
在本例中,C1为0.40μF,实际应用中C1取值范围为0.40μF~1μF。C1取值还要考虑的影响是通过R1,RF的漏电流,这个漏电流会在电路输出端产生一个失调电压,从而影响输出功率,这点在高增益场合下的影响更明显,所以实用中C1应选用钽电容或瓷片电容。当使用有极性电容时,正极应接在电路的输入端,这是因为输入端的直流电位为VDD/2的原因,它比信号源的直流电压要高,电容的极性要正确,这点在使用中很重要。
6.电源去耦电容CS:
TPA711是一个高性能的CMOS音频放大器,为了使电路的总谐波失真尽可能低,则要求电源的去耦要好。电源的去耦还可以消除由于电路的扬声器引线过长而引入的振荡。比较好的去耦是采用不同类型的两个电容并联,小容量,低等效串联电阻(ESR)的小容量电容用来吸收高频噪声干扰,如电火花,在引线上数字杂乱干扰躁声等。而对滤除低频噪声信号,应选用铝电解电容器,容量应大于10μF。
7.中路旁通电容CB:
电容CB有几个作用:
1) 在电路启动或由关断模式的再启动情况下,CB决定电路的启动速率;
2) 可降低因输出驱动信号耦合引起电源产生的噪声信号;
3) 可减少电路启动的扑扑声。为使电路启动扑扑声尽量小,CB可由方程(10)决定:
(10)
作为一个例子,取CB=2.2μF,C1=0.47μF,CF=50 kΩ,R1=10 kΩ,将这些值人入方程(10)得出:

18.2≤35.5

可见满足方程(10)。为使电路总谐波失真小,CB应该用等效串联电阻ESR小的瓷片电容或钽电容。
8.单端工作状态
在单端(SE)工作状态下(见图9),负载由VO+驱载。在单端模式下,增益由等式(11)的RF,R1决定。
(11)
在SE模式下,输出耦合电容的选择也很重要,CC对电路其它元件的取值也有影响。它应满足以下公式(12)。
(12)
9.输出耦合电容CC:
在典型的单电源单端(SE)情况下,CC用来在电路输出端与负载间隔直,电路的高通频率由等式(13)决定。
(13)
电容CC的缺点是影响电路频响的下限值,从而影响电路的低频响应。为使下限频率足够低,CC取值应足够大。一般对4Ω,8Ω,32Ω,47Ω的负载,CC应选用330μF以上。表3给出了不同的取值情况下,电路的频响特性。

表3 单端输入时负载阻抗与电路低频特性间的关系

RLCC最低频率响应
8330μF60Hz
32330μF15Hz
47000Ω330μF0.01Hz

如表3所示,8Ω负载比较合适,耳机频响特性也很好。
10.SE/BTL工作模式:
TPA711可以很方便地在SE和BTL工作模式下实现转换,这是它最重要的特性,这对电路负载既有扬声器又有耳机的场合下特别有用。当控制端SE/BTL为L时,电路工作于BTL模式,当SE/BTL为H时,电路工作于SE模式。SE/BTL的控制输入可以是一个TTL逻辑电源,更常用的是采用图9所示的电阻分压网络。

图9 TPA711电阻分压网络电路
当耳机未插入时,耳机开关闭合,由100 kΩ电阻分压网络提供一个低电平SE/BTL端子,当耳机插入时,电阻1 kΩ切断,分压网络为SE/BTL端子提供一个高电平,从而完成SE/BTL工作模式转换。

11.采用低等效串联电阻电容:
本电路所有电容都应采用低等效串联电阻的电容,这对提高电路性能很有意义。

12.5V和3.3V工作:
TPA711可以在3.3V~5V范围内正常工作。提供电压不同,输出功率不同。每个TPA711的动态范围为(VDD-1)伏,而对3.3V工作电压下,当VO(PP)=2.3V时,电路出现限幅,对5V供电,VO(PP)=4V时,电路出现限幅。

13.动态范围和热设计:
在正常工作状态下,线性放大器会产生很大的功耗,对典型的CD需要12dB~15dB的动态范围。对TPA711在5V供电电压,负载为8Ω的情况下,它可以输出700mW的峰值功率。现将功率值转变为dB值。有:PdB=101gPw=101g700mW=-1.5dB
可得到无失真条件下的电路动态范围
-1.5dB-15dB=-16.5(15dB的动态范围)
-1.5dB-12dB=-13.5(12dB的动态范围)
-1.5dB-9dB=-10.5(9dB的动态范围)
-1.5dB-6dB=-7.5(6dB的动态范围)
-1.5dB-3dB=-4.5(3dB的动态范围)
再次将分贝值转换为功率值:
Pw=10PDB/10
=22mW(15dB动态范围)
=44mW(12dB动态范围)
=88mW(9dB动态范围)
=175mW(6dB动态范围)
=350mW(3dB动态范围)
表4给出了TPA711在额定功率5V,8Ω,BTL模式下的峰值输出功率,平均输出功率,功耗,最高环境温度间的关系。
表4表明,TPA711可以在DGN封装条件下不使用散热片,在环境温度高达110℃时输出700Mw。D封装下环境温度34℃,不使用散热片,输出功率700Mw。

表 4

峰值输出功率(mW)平均输出功率功耗(mW)D封装(SOIC)DGW封装(MSOP)
最高环境温度最高环境温度
700700Mw67534℃110℃
700350mW(3Db)59547℃115℃
700176mW(6dB)47568℃122℃
70088mW(9dB)35089℃125℃
70044mW(12dB)225111℃125℃

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