淺析音頻放大器調(diào)試小技巧

作者： Henry Kwok

外部元件放置

接地問(wèn)題

電源和去耦

PWM濾波器

散熱問(wèn)題

I2C/ I2S 通信

1.組件放置

D類(lèi)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(duì)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(xiàn)成為天線(xiàn)，所以 處理組件放置很重要。

Output Filter

2.接地問(wèn)題

- 與組件放置密切相關(guān)的是接地問(wèn)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(duì)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(xiàn)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(kāi)關(guān)耦合通過(guò)地面的噪聲， 即使連接一個(gè)小電阻來(lái)增加分離也可

-如果可能，請(qǐng)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(guò)流保護(hù)），OTP（過(guò)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(lèi)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(kāi)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(xiàn)，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(lèi)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(wú)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(chēng)為L(zhǎng)C濾波器。 選擇適當(dāng)?shù)腖C濾波器元件對(duì)于滿(mǎn)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(lèi)放大器，以滿(mǎn)足終端系統(tǒng)的目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo)。一些TI D類(lèi)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(lèi)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。

橋接負(fù)載（BTL）

并聯(lián)橋接負(fù)載（PBTL）

單端（SE）

TI開(kāi)發(fā)了LC計(jì)算工具，用于優(yōu)化價(jià)值，方便最終客戶(hù)設(shè)計(jì)自己的濾波器。 以下是下載地址。 請(qǐng)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

散熱問(wèn)題

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

在D類(lèi)音頻放大器中，PWM開(kāi)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(kāi)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(xiàn)或串線(xiàn)切斷從音頻放大器設(shè)備到周?chē)鷧^(qū)域的熱量流。

解決方案：

使用1SPW模式減少開(kāi)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(duì)熱性能有很大影響。 對(duì)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(duì)齊，右對(duì)齊和TDM，位長(zhǎng)和偏移也不同

錯(cuò)誤電平/ 噪音太大

走線(xiàn)太長(zhǎng)而受到干擾

解決方案：

降低電阻值

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