启动和关闭时序
为了优化开关机的POP 声和避免DC Detect 功能的误触发,在系统设计时须要把稳主芯片和功放 器件的启动时序。启动时序分为电源时序和使能时序两种,电源时序是指系统中各种芯片电源供电或断电的时序。而使能时序可理解为系统供电稳定后由系统主控决定的器件功能使能的先后次序。

对付电源时序来说,由于多数主芯片的音频输出在上电和断电过程中不太稳定,空想的上电次序是系统主芯片先于功放 上电。然后功放 的PVCC 再供电。断电的空想时序恰好相反,为功放 的电源先割断,然后再割断主控芯片的供电。

但是常日功放 的PVCC 取自于系统的主电源,该电源一样平常在开机后最先输出。随后再通过DC/DC 或LDO 降压给主芯片供电。以是功放 一样平常在主芯片稳定前已经供电并启动。这种设计中,上电时必须担保TPA311x 的/SD 脚处于拉低状态,避免主芯片上电过程中的POP 声输出。掉电时,也须要将功放 置于standby 状态,避免主芯片掉电时的POP 声输出。常日上电过程的POP 声较随意马虎办理,但系统掉电时须要利用掉电检测电路来逼迫将功放 的/SD 快速拉低来办理掉电POP 声的问题。
使能时序:由于主芯片音频仿照输出的偏置电压一样平常在输出使能后建立,此时须要保持功放 的/SD 拉低,等待主芯片仿照输出的偏置电压稳定后才可以将/SD 置高开启功放。相反,须要关闭主芯片音频仿照输出功能时,须要先拉低/SD 将功放关闭后,再关闭主芯片的仿照输出旗子暗记。这样的时序是为了担保主芯片仿照输出的偏置电压掉电时不会引起POP 声。
输入级模型
功放 是单电源供电的仿照输入Class D 功放,这类功放的仿照输入必须事情在直流偏置(DC BIAS)点上才可以正常传输互换音频旗子暗记,简化的输入级模型如图1 所示。功放 的直流偏置电压设定在3V。
图 1
图 1. 仿照输入级等效模型
功放在启动时,偏置电压会从0V 上升到额定的偏置电压,该过程的韶光是非取决于内部偏置电压源对外部阻抗网络的充电速率。
图 2
图 2. 差分输入偏置电压建立过程
功放 差分输入INN 和INP 的输入偏置电压建立的过程如图2所示,若差分输入N 和P 真个输入偏置电压建立速率不一样则两者之差会形成差分旗子暗记输入功放并被放大输出,形成启动时的POP 声。差分输入端偏置电压建立过程的不平衡常日是由于输入级INN 和INP外部的阻抗不匹配所致。这种情形最随意马虎涌如今差分输入用作单端输入状态。
功放 的单端输入办法
功放 器件的仿照输入是标准的差分输入接口。在系统设计中,推举利用差分输入办法来接驳主芯片的音频输出。利用差分输入办法可以不仅POP 声的掌握相对大略、旗子暗记抗滋扰能力强,而且不会引起DC Detection 功能的误动作。差分输入办法和单端输入办法的比拟如下表所示:
表 1. 差分、单端输入办法比拟表
不过在实际运用中,由于多数主芯片的音频仿照输出是单端模式, 功放 的差分输入必须配置为单端接法才能利用。如图3 所示,单端输入时,主芯片输出通过耦合电容连接功放INP(INN) 脚。INN (INP)输入通过电容耦合到地即可。
图 3
图 3. 功放 单端输入接法
利用单端输入模式时需把稳以下几点:
1. 单端输入模式运用时须要更加把稳音频旗子暗记的走线和地平面的分布,由于单端输入模式没有能力抑制系统中的公模滋扰旗子暗记。
2. 比较差分旗子暗记输入模式下,单端输入,须要输入两倍的输入旗子暗记电平来达到相同的输出功率。
3. 单端输入模式必须把稳P/N 脚电路网络的阻抗匹配,只管即便不要在输入级利用繁芜的滤波网络。不得当的阻抗网络不仅会引起开关机的POP 声,也有可能引起DC Detection 功能的误触发,导致功放锁去世。若必须在输入级进行滤波或增益设置,请参考利用运放来进行滤波及增益的调节。
输入阻抗网络的匹配
若利用单端输入的办法连接功放 ,则必须把稳输入阻抗网络的匹配问题。如图5 所示,功放的INN 输入端外部阻抗为Zn,常日Zn 为耦合电容。主芯片输出阻抗一样平常很小,可认为输出阻抗为零,则INP 输入端外部阻抗约为Zp。功放启动时内部的偏置电压会逐步建立,其过程即为向Zn 和Zp 阻抗网络充电的过程。若Zn 和Zp 阻抗相差太大,INN 和INP 之间就会形成较大的差分旗子暗记,该差分旗子暗记被功放放大之后则形成POP 声。
功放设计的启动韶光举例30ms,该韶光是从/SD 被拉高到功放输出声音的韶光。若上述启动时对输入阻抗网络的充电稳定韶光少于30mS,则因阻抗不匹配引起的差分输入也不会被放大而带来POP 声的问题。减小Zn 和Zp 中的电容参数可以缩短输入级稳定韶光,但减小电容会使得低频增益降落,用户需酌情考虑。
图 4
图 4. 匹配输入阻抗
利用运放建立隔离系统
在某些系统中,主芯片的音频旗子暗记输出不仅须要连接到功放输入,还要输出到Line Out(线路输出),或者其他的芯片进行处理。该种情形下输入级的网络比较繁芜,单端输入模式的阻抗匹配不随意马虎实现。为理解决这个问题,可以利用运放接成一个大略的跟随器来建立一个隔离的阻抗输入系统。跟随器的输入阻抗很高,对源旗子暗记没有影响。其输出阻抗非常低,可良好匹配功放 的输入阻抗网络。图 5 给出了利用跟随器来建立一个隔离的输入阻抗网络的电路。须要时,还可将运放用来调节旗子暗记增益及滤波。
图 5
图 5. 利用运放建立隔离的阻抗网络
功放 Pop 声剖析及办理方案
1 POP 的缘故原由及调试方法
功放 的Pop 声有两种可能的缘故原由:输入阻抗不匹配及不合理的系统时序
输入阻抗不匹配:
输入阻抗不匹配会引起器件启动和关闭时差分输入端产生电压差,这种POP 声是在/SD 电压变革时产生的,发生在功放 输入真个Bias(偏置电压)的建立过程中。屈服匹配输入级阻抗网络的方法即可办理该种POP 声。
不合理的系统时序
如 1 节所述,主芯片启动或关闭时,仿照输出的偏置电压也须要一个建立的过程,而且主芯片上电过程中也有可能输出不可控的POP 声。以是在上电过程中,必须担保功放处于Standby 状态下。避免将前级芯片产生的POP 声放大输出到喇叭。
POP 声的终极表现一样,但根本缘故原由可能有不同,以下是推举的查找POP 声缘故原由的调试方法:
1. 隔离功放输入和主芯片输出;涌现POP 声后,首先要将主芯片的输出断开,并将功放输入电路部分通过电容互换短路到地。此时可以掌握/SD 脚电平仿照开关机过程。若POP 声仍旧存在,则解释功放启动时P/N 脚对外部网络的充电速率不一致,导致差分输入存在压差所致。若POP 消逝,则可进行下一步验证。
2. 确认功放无输入情形下开关无POP 声之后,可利用外部电源给主芯片供电。保持主芯片电源不割断是为了打消主芯片输出在掉电时产生POP 声的影响。此时进行全体系统正常的开关机验证POP 声。若POP 声肃清,则可判断主芯片掉电时序和功放的掉电时序不匹配,导致主芯片掉电时产生的POP 声被功放放大输出。部分系统中电源并未完备关闭,系统有待机模式时可用待机芯片的I/O 口进行时序的掌握,若系统的开关机是电源硬关断模式则须要进行系统电源时序的优化。部分情形下,须要添加上电/掉电检测电路来掌握POP声。
2 掉电检测电路
在利用硬件开关直接关闭主电源的系统中,掉电时的POP 声掌握较为困难。由于该类系统无法提前预知系统掉电,无法在掉电之前利用掌握器I/O 口静音或关闭功放。这时就必须利用如图76所示的掉电检测电路来办理该问题。该电路可在系统电压跌落初期供应掌握旗子暗记,利用该掌握旗子暗记拉低/SD 脚即可在掉电初期快速关闭功放。
掉电检测电路在正常供电时PVCC 会通过二极管D1 和电阻R1 向C1 大电容充电。掉电初期,Q1 的基极电压将随着PVCC 的跌落降落,直到跌落到Q1 三极管打开后,C1 的电压将通过Q1送给Q2 的基极,Q2 导通,/SD 被拉低。根据上述事理,可由以下打算出电压跌落的位置Vdrop:
该例中,PVCC 为12V, Vf 和Veb 为0.7V, 则掉电保护点约在10.3V 旁边,与波形图8 吻合。
图 6
图 6. 掉电检测电路
图 7
图 7. 掉电检测电路示例波形
掉电检测电路在运用时须要把稳调度R1 和R2 的数值,选择得当的掉电保护点。避免电源的纹波触发掉电保护电路导致误触发静音。电路中给出了Active High 和Active Low 两种逻辑供用户选择。可以根据功放所需的逻辑自行选用。
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