TI 700-mW低電壓音頻功率放大器TPA711的特性及其應(yīng)
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對于高性能應(yīng)用場合，R1，RF選用金屬膜電阻，這樣可降低電路噪聲。當(dāng)RF大于50 kΩ時(shí)，由于RF和MOS輸入回路容抗的作用，會(huì)使電路工作不穩(wěn)定。這時(shí)可在RF兩端并一個(gè)5pF的電容。這樣RF，CF可形成一個(gè)低通濾波回路，回路的截止效率可由等式（7）決定。
（7）例如，當(dāng)RF=100 kΩ，CF=5pF時(shí)，fco=318kHz，這足以超過音頻范圍。
5．輸入電容C1：
在實(shí)際應(yīng)用中，C1可使TPA711的偏置電壓穩(wěn)定，這對確保電路穩(wěn)定工作很重要。在本例中，C1，R1形成一個(gè)高通濾波回路，其角頻率由方程（8）決定。
（8）電容C1的取值對穩(wěn)定電路偏置電壓影響較大。當(dāng)R1=10 kΩ時(shí)，為得到低至40Hz的平坦響應(yīng)特性，可由等式（9）決定C1取值。
（9）在本例中，C1為0.40μF，實(shí)際應(yīng)用中C1取值范圍為0.40μF～1μF。C1取值還要考慮的影響是通過R1，RF的漏電流，這個(gè)漏電流會(huì)在電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)失調(diào)電壓，從而影響輸出功率，這點(diǎn)在高增益場合下的影響更明顯，所以實(shí)用中C1應(yīng)選用鉭電容或瓷片電容。當(dāng)使用有極性電容時(shí)，正極應(yīng)接在電路的輸入端，這是因?yàn)檩斎攵说闹绷麟娢粸閂DD/2的原因，它比信號源的直流電壓要高，電容的極性要正確，這點(diǎn)在使用中很重要。
6．電源去耦電容CS：
TPA711是一個(gè)高性能的CMOS音頻放大器，為了使電路的總諧波失真盡可能低，則要求電源的去耦要好。電源的去耦還可以消除由于電路的揚(yáng)聲器引線過長而引入的振蕩。比較好的去耦是采用不同類型的兩個(gè)電容并聯(lián)，小容量，低等效串聯(lián)電阻（ESR）的小容量電容用來吸收高頻噪聲干擾，如電火花，在引線上數(shù)字雜亂干擾躁聲等。而對濾除低頻噪聲信號，應(yīng)選用鋁電解電容器，容量應(yīng)大于10μF。
7．中路旁通電容CB：
電容CB有幾個(gè)作用：
1） 在電路啟動(dòng)或由關(guān)斷模式的再啟動(dòng)情況下，CB決定電路的啟動(dòng)速率；
2） 可降低因輸出驅(qū)動(dòng)信號耦合引起電源產(chǎn)生的噪聲信號；
3） 可減少電路啟動(dòng)的撲撲聲。為使電路啟動(dòng)撲撲聲盡量小，CB可由方程（10）決定：
(10)作為一個(gè)例子，取CB=2.2μF，C1=0.47μF，CF=50 kΩ，R1=10 kΩ，將這些值人入方程（10）得出：
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/188491.htm
可見滿足方程（10）。為使電路總諧波失真小，CB應(yīng)該用等效串聯(lián)電阻ESR小的瓷片電容或鉭電容。
8．單端工作狀態(tài)
在單端（SE）工作狀態(tài)下（見圖9），負(fù)載由VO+驅(qū)載。在單端模式下，增益由等式（11）的RF，R1決定。
(11)
在SE模式下，輸出耦合電容的選擇也很重要，CC對電路其它元件的取值也有影響。它應(yīng)滿足以下公式（12）。
(12)
9．輸出耦合電容CC：
在典型的單電源單端（SE）情況下，CC用來在電路輸出端與負(fù)載間隔直，電路的高通頻率由等式(13)決定。
(13)
電容CC的缺點(diǎn)是影響電路頻響的下限值，從而影響電路的低頻響應(yīng)。為使下限頻率足夠低，CC取值應(yīng)足夠大。一般對4Ω，8Ω，32Ω，47Ω的負(fù)載，CC應(yīng)選用330μF以上。表3給出了不同的取值情況下，電路的頻響特性。
表3 單端輸入時(shí)負(fù)載阻抗與電路低頻特性間的關(guān)系
| RL | CC | 最低頻率響應(yīng) |
| 8 | 330μF | 60Hz |
| 32 | 330μF | 15Hz |
| 47000Ω | 330μF | 0．01Hz |
如表3所示，8Ω負(fù)載比較合適，耳機(jī)頻響特性也很好。
10．SE/BTL工作模式：
TPA711可以很方便地在SE和BTL工作模式下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，這是它最重要的特性，這對電路負(fù)載既有揚(yáng)聲器又有耳機(jī)的場合下特別有用。當(dāng)控制端SE/BTL為L時(shí)，電路工作于BTL模式，當(dāng)SE/BTL為H時(shí)，電路工作于SE模式。SE/BTL的控制輸入可以是一個(gè)TTL邏輯電源，更常用的是采用圖9所示的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)。
圖9 TPA711電阻分壓網(wǎng)絡(luò)電路
當(dāng)耳機(jī)未插入時(shí)，耳機(jī)開關(guān)閉合，由100 kΩ電阻分壓網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)低電平SE/BTL端子，當(dāng)耳機(jī)插入時(shí)，電阻1 kΩ切斷，分壓網(wǎng)絡(luò)為SE/BTL端子提供一個(gè)高電平，從而完成SE/BTL工作模式轉(zhuǎn)換。
11．采用低等效串聯(lián)電阻電容：
本電路所有電容都應(yīng)采用低等效串聯(lián)電阻的電容，這對提高電路性能很有意義。
12．5V和3.3V工作：
TPA711可以在3.3V～5V范圍內(nèi)正常工作。提供電壓不同，輸出功率不同。每個(gè)TPA711的動(dòng)態(tài)范圍為（VDD-1）伏，而對3.3V工作電壓下，當(dāng)VO（PP）=2.3V時(shí)，電路出現(xiàn)限幅，對5V供電，VO（PP）=4V時(shí)，電路出現(xiàn)限幅。
13．動(dòng)態(tài)范圍和熱設(shè)計(jì)：
在正常工作狀態(tài)下，線性放大器會(huì)產(chǎn)生很大的功耗，對典型的CD需要12dB～15dB的動(dòng)態(tài)范圍。對TPA711在5V供電電壓，負(fù)載為8Ω的情況下，它可以輸出700mW的峰值功率?，F(xiàn)將功率值轉(zhuǎn)變?yōu)閐B值。有：PdB=101gPw=101g700mW=-1.5dB
可得到無失真條件下的電路動(dòng)態(tài)范圍
-1.5dB-15dB=-16.5(15dB的動(dòng)態(tài)范圍)
-1.5dB-12dB=-13.5(12dB的動(dòng)態(tài)范圍)
-1.5dB-9dB=-10.5(9dB的動(dòng)態(tài)范圍)
-1.5dB-6dB=-7.5(6dB的動(dòng)態(tài)范圍)
-1.5dB-3dB=-4.5(3dB的動(dòng)態(tài)范圍)
再次將分貝值轉(zhuǎn)換為功率值：
Pw=10PDB/10
=22mW(15dB動(dòng)態(tài)范圍)
=44mW(12dB動(dòng)態(tài)范圍)
=88mW(9dB動(dòng)態(tài)范圍)
=175mW(6dB動(dòng)態(tài)范圍)
=350mW(3dB動(dòng)態(tài)范圍)
表4給出了TPA711在額定功率5V，8Ω，BTL模式下的峰值輸出功率，平均輸出功率，功耗，最高環(huán)境溫度間的關(guān)系。
表4表明，TPA711可以在DGN封裝條件下不使用散熱片，在環(huán)境溫度高達(dá)110℃時(shí)輸出700Mw。D封裝下環(huán)境溫度34℃，不使用散熱片，輸出功率700Mw。
表 4
| 峰值輸出功率（mW） | 平均輸出功率 | 功耗（mW） | D封裝（SOIC） | DGW封裝(MSOP） |
| 最高環(huán)境溫度 | 最高環(huán)境溫度 | |||
| 700 | 700Mw | 675 | 34℃ | 110℃ |
| 700 | 350mW(3Db) | 595 | 47℃ | 115℃ |
| 700 | 176mW(6dB) | 475 | 68℃ | 122℃ |
| 700 | 88mW(9dB) | 350 | 89℃ | 125℃ |
| 700 | 44mW(12dB) | 225 | 111℃ | 125℃ |
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