浅析音频放大器调试小技巧

作者： Henry Kwok

外部元件放置

接地问题

电源和去耦

PWM滤波器

散热问题

I2C/ I2S 通信

1.组件放置

D类放大器产生PWM脉冲，扬声器端子桥接负载配置，扬声器驱动器大约是电源的两倍。 工作频率一般为384Khz至768Khz，快速切换对具有快速上升时间（nS）和短脉冲宽度，因此这可能会出现严重的RF发射干扰，使芯片到扬声器之间的走线成为天线，所以 处理组件放置很重要。

Output Filter

2.接地问题

- 与组件放置密切相关的是接地问题。 理想情况下，所有组件都放置在理想的位置，坚固的接地平面具有零阻抗，因此不会干扰任何其他因素，并且不会产生任何影响，并且会对接地返回电流造成EMI威胁。

-理想情况下，可能需要将敏感元件放置在远离噪声元件的地方，地平面具有有限的阻抗。 这是可能需要将接地隔离到一定程度的地方，但是由于隔离产生不需要的天线而存在引起EMI危险的风险。

在芯片内部，模拟和数字域需要相互通信。 下面的红色环路是地电流。 这意味着存在从不同接地流入和流出的返回电流。 由于这些接地回路电流和每个电路之间的连接阻抗，以避免噪声从数字电路耦合到模拟电路。 建议使用不同的接地以避免开关耦合通过地面的噪声， 即使连接一个小电阻来增加分离也可

-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

-避免數字電源和模擬電源連接在一起

-添加電源濾波器

3供电和解耦

由于这些音频放大器直接连接PVDD供电，因此电源阻抗很高，因为电流消耗很大。 内置有大量保护功能的内部电路，如UVP（欠压保护），OCP（过流保护），OTP（过温保护），UVP和OCP都会因电源尖峰而产生错误触发，因此 正确的耗材去耦可能有助于它。

PWM Wavform边缘

D类芯片输出上升时间的正常PWM约为2nS，边沿电流的频率将在200Mhz，此芯片上的电源去耦至关重要，以保持电流回路尽可能小并避免传播 干扰。 开关瞬态可能非常高，因此我们建议在每个放大器供应引脚旁边放置陶瓷电容。 由于电流很大，建议每个引脚至少使用1uF + 0.1uF。 需要从VDD到具有相同层的主电容的直接迹线，电容器接地连接应与放大器芯片接地相同。

在更高功率的D类放大器中，通常输出功率大于10 W，输出端的滤波器放大器是必需的。 滤波器本质上是无源的，并且每个滤波器都使用电感器和电容器输出终端。 因此，它被称为LC滤波器。 选择适当的LC滤波器元件对于满足所需的音频性能，效率，EMC / EMI要求和最终成本至关重要应用。 本应用报告可作为辅助LC滤波器组件部分的指南D类放大器，以满足终端系统的目标设计目标。一些TI D类音频放大器在单个器件中支持多种输出配置。 这允许最终应用程序的高度灵活性。

PWM滤波器可以采用不同的模式，以支持板放大器类型，如AD调制，BD调制，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。

桥接负载（BTL）

并联桥接负载（PBTL）

单端（SE）

TI开发了LC计算工具，用于优化价值，方便最终客户设计自己的滤波器。 以下是下载地址。 请确保您的电路与您选择的调制方法匹配。

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

散热问题

由于功率放大器是高电流器件，因此热量对于那些设计者来说是一个挑战。

在D类音频放大器中，PWM开关频率主要影响MOSFET损耗和电感器损耗。 采用大电感降低PWM开关频率，提高散热性能。 •在大输出情况下，LC滤波器可以实现比铁氧体磁珠更好的热性能。

- 将功率放大器设备放置在远离PCB边缘的位置，避免使用走线或串线切断从音频放大器设备到周围区域的热量流。

解決方案：

使用1SPW模式减少开关丢失

避免在放大器附近放置其他发热元件或结构。

使用更多层PCB，为器件提供更

铜的厚度和PCB层对热性能有很大影响。 对于EVM板，它是4层和2Oz铜。

I2C / I2S 通讯

I2C通讯失败

软件配置了错误设备地址

数据边缘更改错误

错误/弱信号或电压电平错误

地拉高电阻或电容错误导致缓慢上升以触发电路错误

接地不良或连接到噪音地

-I2S通讯失败

设置错误的I2S格式，因为I2S格式有很多不同，例如DSP，左对齐，右对齐和TDM，位长和偏移也不同

错误电平/ 噪音太大

走线太长而受到干扰

解決方案：

降低电阻值

降低电容值

配置匹配的格式

减少信号噪音

审核编辑：金巧