TI 700-mW低电压音频功率放大器TPA711的特性及其应

4．元件选用：
增益设定电阻RF，R1。
在BTL工作模式下，TPA711的增益由RF，R1由公式5决定：（5）

公式（5）中系数-2是由于BTL电路在输出端桥式电路输出对称波形幅度较SE大一倍的原因。假定TPA711是一个MOS放大器。输入阻抗很高，那么输入电流就很小，电路噪声随RF的增加而增加。同时，RF的取值应有一个范围，以确保电路正常工作。假定放大器的反相输出端等效阻抗为5～20kΩ，则电路等效阻抗可由等式（6）决定。
（6）
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：

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

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。