流行大功率IC放大器的比較及應(yīng)用

1、流行大功率IC 放大器的比較及應(yīng)用朱軍摘自 無線電與電視2009 年第8 期中國(guó)音響 DIY 論壇JXEPPFYB丁貢獻(xiàn)摘 要:一 6 片 IC 簡(jiǎn)介本文將為大家介紹現(xiàn)在流行的6款I(lǐng)C 音頻功率放大器，分別是美國(guó)國(guó)半公司的LM1875 、 LM4766 、 LM3886 ( LM4780 )以及 ST 意法公司的TDA9293 和 TDA7294 ，它們的標(biāo)稱輸出功率在30100W范圍內(nèi)，適用于家用高保真音頻功率放大器。采用這幾款I(lǐng)C的功放具有元件少、調(diào)試簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，功率、音質(zhì)與一般的分立元件功放相比毫不遜色，因此一直受到廣大DIY發(fā)燒友，特別是初學(xué)者的喜愛。JeffRowland 的基于 L

2、M3886 、 TDA7293 的功放躋身世界優(yōu)秀功放之林，更證明了功率IC 本身性能之優(yōu)異。關(guān)鍵詞:音頻功率放大器功率 IC TDA7294 TDA7293 應(yīng)用 LM1875 LM4766 LM3886一、 6 片 IC 簡(jiǎn)介本文將為大家介紹現(xiàn)在流行的6 款 IC 音頻大功率放大器，分別是美國(guó)國(guó)半公司的LM1875 、LM4766、LM386 ( LM4780 )以及ST意法公司的 TDA7293、TDA7294 ,它們的標(biāo)稱功率在 30100W 范圍內(nèi)，適合于家用高保真音頻放大器。采用這幾款I(lǐng)C 的功放具有元件少，高度簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，功率、音質(zhì)與一般分立元件功放相比毫不遜色，因此一直受到DI

3、Y 發(fā)燒友，特別是初學(xué)者的喜愛。 JeffRowland 的基于 LM3886 、 TDA7293 的功放躋身世界優(yōu)秀功放之林，更證明了功率IC 本身性能之優(yōu)異。雖然 JeffRowland 證明了功率IC 可以好聲，而且這些IC 家喻戶曉，使用者眾多，但“IC 音質(zhì)不如分立元件”的觀念卻依然根深蒂固的扎根于廣大 DIY 發(fā)燒友的頭腦里。很多人對(duì)這些芯片的認(rèn)識(shí)來自未能發(fā)揮芯片的制作，造成對(duì)這些芯片的誤解。本文將從產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)入手，多角度，深入地挖掘產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)中包含的豐富信息，揭開數(shù)據(jù)背后隱藏的秘密，以求給大家一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。1 、 LM1875LM1875是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司20世紀(jì)90年代

4、初推出的一款音頻功放IC ,如圖1所示。它采用TO-220 封裝，外圍元件少，性能優(yōu)異，直到現(xiàn)在還一直被廣泛應(yīng)用于音響上。LM1875 價(jià)格低廉，最適合于不想花太多錢又想過發(fā)燒癮的愛好者業(yè)余制作，其音質(zhì)也一直廣受好評(píng)。LM1875 體積小巧，且功率可達(dá) 30W,內(nèi)部也有過載、過熱及感性負(fù)載反峰電壓保護(hù)LM18751 2345聲 正電源 Y OUTPUT 輸出膏 負(fù)電涯 1 U 生 反相瞅入圖 + _= 同相揄入232、LM47668歐姆負(fù)載上可以輸出 40W平均LM4766被歸入“序曲” （OverLM4766是國(guó)半公司推出的雙聲道大功率放大集成電路，每個(gè)聲道在 功率，而且失真小于 0.1%,

5、如圖2所示。在國(guó)半公司的產(chǎn)品系列中,ture ）系列，屬于最高端的單片雙聲道大功率放大集成電路。它內(nèi)含NS公司研制的SPIKC呆護(hù)電路,對(duì)輸出級(jí)晶體管的安全工作區(qū)（SOA）進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)與保護(hù)，全面實(shí)現(xiàn)過壓、欠壓、過載、輸出短路（包括短路到地與短路到電源）、熱失控和瞬時(shí)溫度沖擊等保護(hù)功能，無須外接各種保護(hù)電路Plastic PackageB B 9 B InIRteD c F t u N N 十 一 M GAAA Inlnte + - MND E t Ct N E u c u G V o V o210987654321!fl T99tlAnDS10092B-2Top ViewNon-lsolat

6、ed PackageOrder Number LM4766TSee NS Package Number TA15A圖23.LM3886LM3886是單聲道、高性能音頻功放IC,如圖3所示。它是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的“序曲”音頻功放系列功率最大的型號(hào)，連續(xù)輸出功率可達(dá)68W,內(nèi)含自行研制的SPIKC呆護(hù)電路，無須外接各種保護(hù)電路。Plastic Package (Note 12)WgggmIAnMUTEGNDNCV+X一OUTPUTNCV+D&D11S33.2圖34、LM4780LM4780技能參數(shù)與LM3886完全一樣，應(yīng)該就是LM3886的雙軟聲道版本，它內(nèi)含是兩個(gè) LM 3886,如

7、圖4所示。5、TDA7294TDA7294、TDA7293是ST公司兩款DMO耿功率音頻放大集成電路，它有效寬范圍的工作電壓,(Ucc+Uee) =80V,還有較高的輸出功率(高達(dá) 100W的音頻輸出功率)，并且具有靜音、待機(jī)、過熱、短路保護(hù)功能，以及很小的噪聲與失真，如圖 5所示?？?in Us I POWER I NX- NX. rtUTE STAND-BY -Us tSIGNAL 1 «Us 1 SIGNAL 1 BaOTSTRP H,C.3URNQN 1NUERTING INPUT J NUEPT ING INPUT STftMD-B¥ &ND6、TDA72

8、93TDA7293支持多片并聯(lián)運(yùn)行，并具有削峰和輸出短路指示，如圖6所示。- Vs (POWER)CUT+VS (POWER)BOOTSTRAP LOADERBUFFER DRIVERMUTESTAND-BY- V5 (SIGNAL)- Vg 閭GNM)BOOTSTRAPCLIP AMD SHORT CIRCUIT DETECTORSIGNAL GROUNDNON IMRTING INPUTINVERTING INPUTSTANDBY G ND二、參數(shù)對(duì)照與深入分析：很多人都知道這些參數(shù)，如果僅僅停留在這一層面上，相信是不夠的。其實(shí)產(chǎn)品數(shù) 據(jù)手冊(cè)中包含了大量的重要信息，因?yàn)閺S商要通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)手

9、冊(cè)來指導(dǎo)用戶使用產(chǎn) 品，這些信息對(duì)于我們用好這些芯片是非常有用的，但廠商為了吸引客戶，一定會(huì) 盡可能將產(chǎn)品最光鮮的一面給大家看，同時(shí)盡可能隱藏器件的弱點(diǎn)，造成一些重要信息常常被我們所忽視或誤讀。廠商常用的忽悠手段有：1使用非常規(guī)的測(cè)試條件；2把最好的數(shù)據(jù)放在最顯眼的位置。因此，作為對(duì)策，解讀產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)的一個(gè)基本原則是：我們不僅要看數(shù)據(jù)，更要看這些數(shù)據(jù)是怎么來的（即測(cè)試條件是什么），不然往往被數(shù)據(jù)所欺騙。另外一個(gè)原則是：數(shù)據(jù)手冊(cè)的數(shù)據(jù)都是器件的極限，實(shí)際表現(xiàn)往往相去甚遠(yuǎn)。下面我們對(duì)這幾款芯片的主要數(shù)據(jù)做一個(gè)深入的分析。需要說明的是，本文所有數(shù) 據(jù)均源自廠商的產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)。1、輸出功率從表1可以

10、看到，TDA7294的最大輸出功率可達(dá)100W,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于LM3886的68W。實(shí)際上TDA7294的100W是毫無意義，它是在失真 THD=10%時(shí)的輸出功率，而LM3886的68W是在失真加噪聲 THD+N=0.1%時(shí)候的功率。事實(shí)上TDA7294在THD=0.1%時(shí)的功率與LM3886相差無幾。這就ST在測(cè)試條件上玩的一個(gè)花招。如果你設(shè)計(jì)一個(gè)需要輸出 100W可用功率的功放，那么粗心選用一片TDA7294必然會(huì)導(dǎo)致失敗。表I各芯片主要參數(shù)對(duì)照表（LM47苫口與LM尤前相同）型號(hào)LM1875LM3386TDA7294TDA7293標(biāo)稱最大輸出功率W3040X26S100100最低THD失真率

11、%0 0150.0090.0040 0050 005壓擺率V/U539191010功率帶寬MHz707130-單位增益帶寬Mfc5.5S )S-DC開環(huán)增益dB901151158080輸入噪聲uV3(CCIR)4A計(jì)權(quán)）2 CA計(jì)權(quán)）32輸出電流限制A4410656 5 （估計(jì)）共模抑制比dB-110110-修電源抑制比dB951251207575輸入偏流nA-200200300不超過500輸入失調(diào)電流nA1010不超過200不超過±10 口輸入失調(diào)由壓mV-11不超過±1。不超過±10表2詳細(xì)地反映了各無芯片的實(shí)際輸出功率與失真率、電壓及負(fù)載的關(guān)系。從表中 可以

12、看出，TDA7293/TDA7294在同樣的電壓下，輸出功率略大于 LM3886 ,這是 由于TDA7293/TDA7294輸出級(jí)采用了自舉電路的原因。不過，自舉電路的代價(jià)是 使聽感變差，如果去掉自舉電容，音質(zhì)會(huì)明顯改善，但最大輸出功率將小于LM3886 ,這是因?yàn)镈MOS的開啟電壓較高的原因。表2各芯片的實(shí)際輸出功率與失真率、電壓及負(fù)載的關(guān)系型號(hào)隨壓LM1875 ±25VLM476S±26V6QLM3886 ±35VTDA72Q4 ±40VTDA7293 ±35VTHD=10% 8Q-457211082THD=m 8Q2538639072TH

13、D=O 1% 3 Q2233618666THD=10%4Q-3110081THD=m4Q2571.8071THEMM% 4 G22-687567受散熱與輸出電流的限制，號(hào)稱 100W的TDA7293/TDA7294推4歐姆音箱的推薦 工作電壓僅為± 29V與±27V,與LM3886的±28V相比沒有優(yōu)勢(shì)。雖然在推 8歐 姆音箱的時(shí)候TDA7293與LM3886拉開了距離，工作電壓可達(dá)± 40V,輸出功率 明顯勝出，但根據(jù)分析，限制最大輸出的關(guān)鍵是封裝，封裝類似的芯片的最大輸出 功率其實(shí)都差不多，詳見后文的散熱部分。從表中還可以看出LM4766不適合驅(qū)動(dòng)4

14、歐姆的音箱（未給出數(shù)據(jù)），這是由于芯 片的最大輸出電流僅為4A （見表1）,低于推薦的士 26V工作電壓驅(qū)動(dòng)4歐姆負(fù) 載所需的電流。LM4766要驅(qū)動(dòng)4歐姆的音箱只能降低工作電壓（考慮管壓降的話 應(yīng)該不超過土 18V）。幾年前曾經(jīng)有人用LM4766制作的40W功放，號(hào)稱能推好 丹拿（4歐姆音箱），不少人信以為真。如果我們仔細(xì)研究過數(shù)據(jù)手冊(cè)，熟悉產(chǎn)品 特性的話，就不會(huì)上當(dāng)受騙了。同樣，LM1875受輸出電流的限制，推薦電壓下 4歐姆負(fù)載的最大功率小得可憐， 僅同8歐姆一樣。它與LM4766 一樣都不適合用來推低阻抗音箱。一定要推低阻抗 音箱的話，應(yīng)該采用并聯(lián)方式。LM4766和LM1875的輸出

15、電流較小的另一個(gè)原因 是受封裝限制，最大功耗較低，必須把電流限制在較小的水平上。綜上所述，用LM1875和LM4766做的BTL電路，不并聯(lián)的話，供電電壓沒心要 超過±18V,而且只能推8歐姆的音箱。而THD=10%時(shí)，輸出信號(hào)已經(jīng)嚴(yán)重削 峰，這時(shí)的功率對(duì)高保真來說毫無意義。1、失真率在產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)的開頭部分，往往會(huì)給一個(gè)很漂亮的失真率數(shù)據(jù)，比如表1里面LM3886的0.004%, TDA7294的0.005%。我們千萬(wàn)不要被這些漂亮的數(shù)據(jù)所欺騙，要知道這是某個(gè)頻率、某個(gè)功率下的失真，是該芯片的極限，除些之外所有條件下失真率都將超過這個(gè)數(shù)字，而且多半是超過一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的。數(shù)據(jù)手冊(cè)后

16、面的失真率曲線才是我們應(yīng)該關(guān)注的。失真率曲線比較復(fù)雜，與多種因素相關(guān)，如功率、頻率、負(fù)載阻抗等。通常產(chǎn)品數(shù) 據(jù)手冊(cè)至少會(huì)給出1kHz頻率下失真率與輸出功率的關(guān)系曲線。-注=二亍二一更4 onDS005G30-9DSC05030HJ圖7 LM1875失真率與瘦率、負(fù)載.噴出功率關(guān)系曲線DG1D3-E5THD+ N vs OuEpiil PowerDG1EDS»57aulpbut Pdw«< (»)ixiOKa圖g LM4766失真率與頻率、負(fù)載、輸出功率關(guān)系曲線THD + N vs FrequencyTHD + N vs Output Power(巴上-I-門

17、Heioa it Kk raakFEEOUENCf (Hi)K(絲上+GHl9 LM受86失真率與贖率、負(fù)載、蛤出功率關(guān)系曲線1 GZIrFigure 11: Dist。市。n vs FrequencyFrequency (KHi|Figure 10: DistoUon vs Output PowerSiu nrniz先失真聿馬姨率、負(fù)載、輸出功聿關(guān)系由統(tǒng)Figure 7: Distortion vs. Frequency®U TDA7294失真率與柒軍、Figure4: Distortion vs. Output PowerRoui 附負(fù)戰(zhàn)、輸出功率關(guān)系曲線hl圖7圖11是產(chǎn)品數(shù)據(jù)

18、手冊(cè)里給出的 THD失真率曲線的一部分。LM1875總共有兩張圖，LM4766有4張，LM3866最詳細(xì)，有12張(這里只列出開頭兩張)，TDA7293有兩張，TDA7294有4張(這里只列出開頭兩張)。在讀這些圖時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：(1)、THD與THD+N是不同的，THD+N是包含了噪聲的，所以 THD+N總是偏大，含金量 更高一些。(2)測(cè)試時(shí)加不加濾波器對(duì)測(cè)試結(jié)果有明顯影響，加了濾波器限制帶寬以后，失真率會(huì)減小，帶寬越小，失真率也越小，參考價(jià)值也越小。圖中標(biāo)注 NoFilters就是沒有限制信號(hào)帶寬，標(biāo)注 BW<80kHz,說明測(cè)試儀器限制信號(hào)帶寬是 80kHz,即功放的20 kH

19、z的4次以上，16kHz的5次以上等諧波都沒有計(jì)算進(jìn)去，失真率自然就小一些。不標(biāo)明測(cè)試帶寬的圖，一定要用懷疑的眼光去看，寧可信其有，不可信其無。從這些圖中我們可以得到以下信息。(1)這些芯片中，大功率下失真最小的是LM3886, 50W功率下20kHz失真率不到十萬(wàn)分之二多點(diǎn)，相比之下，TDA7293雖然在300Hz左右時(shí)最低失真率與LM3886一樣都是十萬(wàn)分之二多點(diǎn)，但隨后失真率上升比LM3886快，到20kHz時(shí)已經(jīng)是萬(wàn)分之五，數(shù)倍于 LM3886。(2) TDA7293/TDA7294 的高頻(比如 20kHz)失真率從3W左右開始就隨功率增大而增大，說明高頻的諧波增加速度大于基頻的增

20、加速度，這真是讓人失望。而 LM3886的20 kHz失真率走到30W以上才開始增加。(3)從數(shù)據(jù)手冊(cè)上看，LM4766的內(nèi)部電路與LM3886可謂大同小異，失真特性也幾乎一模一樣。LM1875的內(nèi)部電路大不一樣，失真特性也大不一樣。LM1875的失真率數(shù)值雖然比LM4766、LM3886都大，但在100Hz10kHz這段人耳最敏感的區(qū)間內(nèi)幾乎是不變的。而 LM4766、LM3886的失真率從300Hz最低點(diǎn)開始就直線上升，至U 20kHz時(shí)已經(jīng)增大了 8倍左右。很多人都說LM1875是最好聽的功率IC,原因可能就在于此。(4)常用的聆聽功率在110W之間，這個(gè)范圍辦LM3886、TDA729

21、3、TDA7294的失真率看起來都差不多，LM3886只是略小一點(diǎn)，但在 LM3866的數(shù)據(jù)是THD+N,這里包含了噪聲。由于越是小功率的時(shí)候噪聲的影響越大，因此實(shí)際的失真率還是LM3886明顯低于TDA7293和 TDA7294。3、壓擺率與功率帶寬壓擺率在英文里這Slew Rate,簡(jiǎn)稱SR。壓擺率也稱轉(zhuǎn)換速率。其單位是 V/us,它 反映的是放大器對(duì)信號(hào)變化速度的反應(yīng)能力，信號(hào)幅度越大，信號(hào)頻率越高，要求放大器的SR也越大，如圖12所示。三者之間的關(guān)系為Imax=SR/(2PAI*Um),其 中Um是最大輸出電壓。對(duì)于功率放大器來說，fmax就是功率帶寬，輸出電壓越高，功率帶寬越窄。如T

22、DA7293 的數(shù)據(jù)手冊(cè)里面沒有功率帶寬的數(shù)據(jù)，我們可以根據(jù) SR 公式來推算功率帶寬。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)里TDA7293 的推薦電壓是±40V，SR=10V/uS,不考慮輸出管壓降，它的最大滿功率頻率(功率帶寬)就等于 10*10 的 6 次方/( 6.28*40) =39.8 kHz。降低工作電壓可以提高功率帶寬，但同時(shí)也降低了最大輸出功率。為了不降低最大輸出功率或者提高功率帶寬，可以采用BTL 電路，每塊芯片只負(fù)責(zé)一半的輸出電壓，同樣輸出功率下，功率帶寬翻倍。壓擺高意味著大功率輸出時(shí)有較小的高頻失真，這幾個(gè)芯片中LM3886 具有最大的壓擺率。SR公式還可以幫助我們驗(yàn)算數(shù)據(jù)手冊(cè)中的功

23、率帶寬數(shù)據(jù)有沒有水份。比如。LM4766 有個(gè)輸出電壓擺幅與輸出信號(hào)頻率關(guān)系曲線(如圖13所示)?？梢钥粗羒j, LM4766的功率帶寬有90 kHz以上，但用SR公式計(jì)算得到白功率帶寬是 71kHz,再?gòu)膱D13中左下角的說明，THD<10%。其原因就在于此，90 kHz時(shí)輸出20V電壓已經(jīng)嚴(yán)重失真了，這個(gè)曲線有水份Large Signal Response= A+t)O三含o 10D IkWk 100k IM20OFREQUENCY （Hz）DS100928713 LM4766輸出信號(hào)幅度與殯率關(guān) 索曲線4、電源抑制比 該數(shù)據(jù)的意思是對(duì)電源波動(dòng)的抑制能力，數(shù)值越高越好。這個(gè)參數(shù)恐怕不大

24、引人注意，也 很少有人提到它，實(shí)際上這個(gè)參數(shù)很大程度上影響到了器件的表現(xiàn)。數(shù)據(jù)手冊(cè)里面單獨(dú)列 出的數(shù)據(jù)一般是100 Hz時(shí)正電源的電源抑制比，100Hz時(shí)的電源抑制比看起來很高，所以即使用最簡(jiǎn)單的整流電源，芯片的輸出端也不會(huì)有交流聲出現(xiàn)。不過電源抑制比（特別是負(fù)電源抑制比）從芯片極點(diǎn)頻率（幾十 Hz）開始隨著頻率升高程6dB的斜率降低，因此電源中的高頻噪聲會(huì)串入到輸出端，造成聽感變壞。力口 上功率IC是大電流元件，電源回路很小的阻抗就能帶來比較大的電壓變化，所以電源的退 耦、布線就變得非常重要了。這也是為什么更換電源的濾波電容、退耦電容能明顯改變聲 音的原因。從表1中可以看出國(guó)半的芯片都具有很

25、高的電源抑制比，而STTDA7293、TDA7294只有可憐的75dB,比LM3886低了 45dB,相當(dāng)于差200倍。這也是可以解釋 TDA7293、TDA7294 高頻失真為什么比較高的原因。由于負(fù)電源的抑制比相比正電源差得多，如圖 14所示，因此單電源的OTL電路往往會(huì)給人 意外的驚喜。這是因?yàn)樨?fù)電源成了地線，負(fù)電源的變化被取消了，而正電源的抑制比在很大的頻率范圍內(nèi)保持很高，電源的雜音比Power SupplyRejection Ratio20 to loo ik tou iook nuFftEOUEHCY (Hz)口與布口期6留白圖14 LM4766的電源抑制比與殯率的關(guān)系曲線很好的抑

26、制了的原故。圖15是LM4766的單電源標(biāo)準(zhǔn)圖Single Supply Application CircuitC 10 TH01 2N3904B(13)%0.1 uFlOOkflNnptoko7(12)RBl mA4C 470035VOUTPUTFIGURE 3. Single Supply Amplifier Application Circuit圖U LM4766單電源標(biāo)準(zhǔn)電路5、 輸出電流大家都知道功放的輸出電流能力非常重要，因?yàn)橐粝涫且粋€(gè)復(fù)雜的負(fù)載，標(biāo)稱8歐姆的音箱，最低阻抗可能低至 4歐姆甚至更低。推這樣的音箱，輸出電流小的功放就會(huì)腳軟，通 常表現(xiàn)為低頻下潛差，量感少或者量感多卻發(fā)

27、混。在輸出電流能力上，大多數(shù) IC放大器 與分立元件功放確實(shí)有距離。單個(gè)大功率管的最大可輸出電流一般在10A,而LM1875和LM4766僅能軍出4A。TDA7293和TDA7294的6.5A輸出電流還算可以，推歐姆的音箱還 能勝任。LM3886是個(gè)例外，10A的電流輸出能力與分立元件功放的大功率管相當(dāng)，推薦 電壓（±28V下驅(qū)動(dòng)4歐姆的音箱也足夠了，只有一些特別大食的音箱才會(huì)難倒它。好在這些IC的價(jià)格很低，比一對(duì)大功率管的價(jià)格還低，我們可以采用多片關(guān)聯(lián)的方式來 成倍提高輸出電流能力。比如 JeffRowland采用LM3886的功放，就是3片關(guān)聯(lián)的BTL電路，每聲道6片，可以把4歐

28、姆的大食音箱推得服服帖帖。TDA7293更是內(nèi)置了多片關(guān)聯(lián)功能，可以直接多片關(guān)聯(lián)而不需要均流電阻。詳見后文功率 IC的并聯(lián)。6、 開環(huán)增益、單位增益帶寬在數(shù)據(jù)手冊(cè)里寫明的開環(huán)增益是直流開環(huán)增益。開環(huán)增益是在低于極點(diǎn)頻率時(shí)大致保持平 直，在極點(diǎn)頻率下降3dB,然后隨著頻率增加經(jīng)每倍頻程 -6 dB的斜率下降。增益下降到 0 dB時(shí)候的頻率就是單位增益帶寬。開環(huán)增益與極點(diǎn)頻率有關(guān)，但廠商不會(huì)明確告訴你極點(diǎn)頻率是多少Hz。不過我們可以通過開環(huán)增益與單位增益帶寬來推算出極點(diǎn)頻率，計(jì)算方法很簡(jiǎn)單。其公式為極點(diǎn)頻率=單位增益帶寬/開環(huán)增益根據(jù)表1數(shù)據(jù)可以推算出LM4766的極點(diǎn)頻率為14 Hz , LM1

29、875的極點(diǎn)頻率為174 Hz。圖16和圖17分別是LM4766和LM1875的開環(huán)增益和相移曲線?？吹搅藛?？ LM4766與LM3886的曲線幾乎一模一樣，因?yàn)槠鋬?nèi)部電路基本是一樣的Open LoopICOFrequency Response?. c$ 口40fRFQJFNCY （H7）20D£-720-90圖16 LM47&6開環(huán)增益與相移曲線Open LoopFrequency ResponsemsEvg30£36至o0 0 26 9 10 0 0 0-02 o fl - 4100 Ik 1業(yè) 100k IM 10MREQUENCy (Hz)ISOSOI 16

30、331圖17 LM38W6開環(huán)增餐與相移曲線fill I 1 Q.1Open Loop Gain andPhase vs Frequency-20 ”11 100k1QM(SMrnas3 3 莖dfREQU£NCY (Hz)D5P05030-15Note 3: Thermal shutdown with infinite heat sinkNote 4: Thermal shutdown with 1 *CM'' heat sink圖LM18了5開環(huán)增拉與相移曲線LM1875數(shù)據(jù)手冊(cè)里面的開環(huán)增益圖很奇怪，是單位增益附近的增益相位圖，應(yīng)該是廠商想讓大家看得更清楚一些閉

31、環(huán)后 LM1875的相位裕量，如圖18所示?？梢钥吹剑绻袻M1875接成跟隨器，相位裕是不是為 0,這是不穩(wěn)定的，所以 LM1875的數(shù)據(jù)手冊(cè)中特別 注明LM1875的放大倍數(shù)不能小于 10倍（20dB）。LM4776與LM3886的相位裕量略小于LM875,數(shù)據(jù)手冊(cè)里推薦的放大倍數(shù)為20倍。筆者試過LM3886用于10倍放大，仍然是穩(wěn)定的。TDA7293 與 TDA7294 的數(shù)據(jù)手冊(cè)里面沒有開環(huán)增益曲線，邊單位增益帶寬數(shù)據(jù)也沒有，顯然廠商不想讓大家看到這個(gè)曲線，因?yàn)橛辛藛挝辉鲆鎺捙c開環(huán)增益，我們可以通過極點(diǎn)頻率計(jì)算公式來算出極點(diǎn)頻率，繼而復(fù)原出開環(huán)增益曲線。對(duì)于這樣一個(gè)重要的參數(shù)，廠

32、商避而不談，這意味著什么？一般認(rèn)為較高的開環(huán)增益，閉環(huán)后餅反饋較深，有助于降低閉環(huán)失真。因?yàn)殡S著頻率升高，開環(huán)增益歸結(jié)為小了，因此借負(fù)反饋低失真的會(huì)很好。這也是TDA7293 與 TDA7294的高頻失真比較大的又一個(gè)原因。7、 輸入偏流、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流對(duì)音頻功率放大器來說，這幾個(gè)參數(shù)最主要影響的是靜態(tài)中點(diǎn)偏移電壓。如果負(fù)反饋回路上有直流負(fù)反饋電容，那么可以不關(guān)心這幾個(gè)參數(shù)。LM1875 數(shù)據(jù)手冊(cè)里面就沒有這幾個(gè)參數(shù)。這幾個(gè)芯片的標(biāo)準(zhǔn)電路都含有直流負(fù)反饋電容。不過，這個(gè)電容對(duì)音質(zhì)的負(fù)面影響是明顯的，短路這些電容就變成了一個(gè)直流放大器，音質(zhì)會(huì)明顯提高。要是你想做一個(gè)直流放大器的話，就

33、必須考慮這幾個(gè)參數(shù)的影響，一般來說要注意以下兩點(diǎn)：（ 1 ）輸入偏置電阻越小則放大倍數(shù)越小，中點(diǎn)偏移也越小。但輸入偏置電阻不能無限小，對(duì)于同相放大電路來說，輸入偏置電阻決定了輸入阻抗，因此一般不能低于10k,放大倍數(shù)也不能隨意減小，不然會(huì)造成寄生振蕩甚至自激。詳見后面的應(yīng)用注意事項(xiàng)。（ 2）選擇合適的電阻使得正負(fù)輸入端阻抗相等可以得到較小的中點(diǎn)偏移，并且溫漂也較小，如圖19中取R1=R4=1k, R2=R3=20k,這個(gè)直流放大電路的中點(diǎn)偏移不會(huì)大于50mV。如果要求中點(diǎn)偏移很低，比如多芯片并聯(lián)，那么要加上圖20的調(diào)零電路。圖E9 輸入端阻抗相等電路1 U-圖20中點(diǎn)位移調(diào)零電路、應(yīng)用注意事項(xiàng)

34、1、標(biāo)準(zhǔn)電路所謂的標(biāo)準(zhǔn)電路就是數(shù)據(jù)手冊(cè)上提供的電路。按照標(biāo)準(zhǔn)電路制作，用料不差的話聲音也過得去。圖21圖25就是這幾個(gè)IC的標(biāo)準(zhǔn)電路。TDA7293和TDA7294的標(biāo)準(zhǔn)電路里面的靜音與待機(jī)開關(guān)是分開的這使實(shí)際應(yīng)用中 比較麻煩，因?yàn)檫@兩個(gè)芯片的的靜音與待機(jī)信號(hào)是有先后順序要求的。不僅是這兩個(gè)信號(hào)，對(duì)電源也是有要求的。數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出了各個(gè)信號(hào)的順序圖，如圖 26 所示，但未注明如果不按照這樣的順序會(huì)有什么結(jié)果。從用戶反饋的信息可以肯 定順序出錯(cuò)的話會(huì)導(dǎo)致芯片燒毀。TDA7293、TDA7294的數(shù)據(jù)手冊(cè)里另外給出了一個(gè)用開關(guān)控制待機(jī)、靜音信號(hào)的 電路，保證了待機(jī)、靜音信號(hào)的順序正確，建議大家采用

35、這個(gè)電路，如圖27所示。TDA7293、TDA7294還有一點(diǎn)未在手冊(cè)中提及，不注意的話會(huì)燒毀芯片。我們看至ij, TDA7293、TDA7294的電壓放大級(jí)供電線路腳與輸出級(jí)供電腳是分開的，因 此有人嘗試在輸出級(jí)與電壓放大級(jí)之間加一個(gè)RC濾波，期待獲得更好的音質(zhì)，但結(jié)果總是一開機(jī)就燒毀芯片。這是因?yàn)?TDA7293、TDA7294要求電壓放大級(jí)的供 電電壓大于電壓，但在任何時(shí)候都不能低于輸出級(jí)，當(dāng)加了RC濾波后開機(jī)瞬間，電壓放大級(jí)電壓低于輸出級(jí)電壓，必然燒毀芯片。Typical Applications+ VccC3 rzb 嗎，C0Q5C30-2圄21 LM1875標(biāo)準(zhǔn)電路Typical

36、Applications25£1雌爾FIGURE 1. Typical Audio Amplifier Appltcmion CircurtNett: NuL.be % in parcr'liesGS口匚ysent p naut for 3mp ifier E一口 pt 出界 31 cc tin toni n：p*n d4 ni upon speifie design ruirem#n：5.BJ2? LM47G5標(biāo)準(zhǔn)也路hi 11 di Y. ne圖工3 LM3居6標(biāo)海電珞CH 11433-1hi f i <11heVMLITEVSTBYId 叫1FR3 22KSUFF

37、ER DR BE三*PWsSGNDBOOTSTRAPMUTEPROTECT! ONsraySTBYSTBY-GTHERMAL SHUTDOWNBOOT LOADERq VCUP CLIF DET(* IApf>licatcn notef”> for SLAVE Mcticn圖24 TDA7293標(biāo)準(zhǔn)電路idiy* ne27C7 iWnFC6 10MhFR3R1 22 Krih*MUTEMUTEPRDTECTIOM15THERMAL SHUTDOWN申 C8 1ODCTDA729413VMVSTBYR5 10K MUTE10STY9S7EYFM S口 1DpFSTBY-GND 上R4

38、.22KC9 lOftlF-VS31圖25 TUA7294春淮電路LM1875 標(biāo)準(zhǔn)電路,jpg (27.28 KB)LM3886 標(biāo)準(zhǔn)電路.jpg (24.61 KB)LM4766 標(biāo)準(zhǔn)電路,jpg (35.75 KB)A ug i o Inputk £iF1 M2 2知糕如FIGURE V Typical Audio Amplifier Application CircuitNote； Numbers in parenteses represent phroirt for amplifier B Optional componnl dependent upon specific

39、design requjr&ments.TDA7293 標(biāo)準(zhǔn)電路,jpg (54.92 KB)73TBYR4 22KC7 tCCrtF曾 CO 10CQ1FR3 22K-CZb+V1 I三 l二二三三二V '三三-二 A：；qBOOT LOADERSGMD 4-Q-MLiTEMUTESTBYEQQTST 紀(jì) APTHERMALSiUTDOWWST&Y-GND T g壬 Ct lOOriF-PWVs百iFO VCUP CLIF DET45() »e Applncaiaon note t11) far SLAVE functiDnTDA7294 標(biāo)準(zhǔn)電路.jpg

40、(63.36 KB)2、最小放大倍數(shù)與最合適放大倍數(shù)前面提到放大倍數(shù)越小，負(fù)反饋越深，頻響越寬，但也越不穩(wěn)定。這幾個(gè)功率放大芯片的相位裕量都不大，因此放大倍數(shù)不能很小。LM1875、TDA7293、TDA7294的數(shù)據(jù)手冊(cè)里面都提到了最小放大倍數(shù)，LM1875是10倍，TDA7293、TDA7294是20倍。LM4766和LM3886雖然沒提到最小放大倍數(shù)，但數(shù)據(jù)手冊(cè)里面的標(biāo)準(zhǔn)電路和默認(rèn)測(cè)試條件都是20倍(反饋電阻是 20K/1K)放大。LM1875同樣是20倍，TDA7293、TDA7294是32倍(22K/680 ),筆者稱之為最合適的放大倍數(shù)。除特殊要求外，我們應(yīng)該使用最合適的放大 倍數(shù)

41、，這樣會(huì)得到最佳效果。3、功率IC的并聯(lián)前面提到單個(gè)IC芯片的最大輸出電流往往不能滿足要求，需要多個(gè)芯片并聯(lián)來提高電流輸出能力。多芯片并聯(lián)不僅能提高最大輸出電流，還能減輕每個(gè)芯片的負(fù)擔(dān)(相當(dāng)于負(fù)載阻抗增大了)、發(fā)熱量降低、音質(zhì)也會(huì)得到改善，好處多多。當(dāng)多個(gè)芯片并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，要注意以下幾個(gè)方面。(1)每個(gè)芯片的輸出端要要串聯(lián)一個(gè)均流電阻(1%精度的0.1歐姆大功率電阻)后才能接在一起，不然會(huì)導(dǎo)致某個(gè)芯片過熱，自激，甚至燒毀，如圖 28所示。(2)決定放大倍數(shù)的兩個(gè)反饋電阻需要用0.1%的高精度電阻。(3)各個(gè)芯片的中點(diǎn)偏移相關(guān)不要超過5mV,可以采用直流負(fù)反饋電容、直流伺服、調(diào)零電路等辦法達(dá)到要求

42、。在這幾個(gè)芯片中，TDA7293是內(nèi)置多芯片并聯(lián)的，多塊芯片的并聯(lián)非常簡(jiǎn)單，與剛才講到 的并聯(lián)方法不一樣，輸出端可以直接并聯(lián)，不需要均流電阻，如圖29所示。TDA7293內(nèi)部分為電壓放大級(jí)與電流輸出級(jí)，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，一塊芯片接成主芯片，由它完成電壓放大 功能，其余芯片接成從芯片，電壓放大部分不工作。電流輸出級(jí)和主芯片并聯(lián)在一起，由1K/Q. 1%0. 1/5TIK/，IX4.7娘F20. 5K/0. IS1K/O. 1%IK/。. 11I111 I* <7uF 2k 5K/Q.I*圖28多芯片并聯(lián)Figure 7: Modular Application Circuit10/13C7100

43、nFMASTERVM UTE C-QlR510KVSTBYSLAVED07MJ808C-Vs壬 ca lOOtVFC147&1F圖“ TUA"%的標(biāo)準(zhǔn)并聯(lián)應(yīng)用電路4、 散熱這些芯片都內(nèi)置了 SOA保護(hù)電路，溫度升高時(shí)，保護(hù)電路會(huì)限制輸出管 的電流，溫度越高，輸出電流越小，把功耗控制在管子的安全區(qū)域內(nèi)。很 明顯，如果散熱不佳的話，輸出電流會(huì)變得很小，聲音變差，甚至出現(xiàn)聲 音突然中止。LM1875的管芯到外殼的熱阻為2攝氏度/W,其余芯片的管芯到外殼的熱 阻為1攝氏度/W 一保護(hù)電路檢測(cè)到芯片溫度升高到 150攝氏度時(shí)會(huì)使芯 片停止工作。熱阻和管芯極限工作溫度決定了最大允許功耗，

44、從表 3中可看出，除 LM1875 外，LM4766、LM3886、TDA7293、TDA7294 的最大允許功耗其 實(shí)是一樣的。由于LM4766內(nèi)含兩個(gè)聲道，單個(gè)聲道的最大功耗是一半。 我們知道甲乙類電路最大功耗的 Pmax=Us平方/ （2PAI平方*Rl） +Pq,其 中的Us為電源電壓，Pq為靜態(tài)功耗。由于靜態(tài)電流相差不大，那么根據(jù) 公式，對(duì)于相同負(fù)載（LM4766是雙聲道芯片，計(jì)算最大功耗時(shí)要將負(fù)載 阻抗除以2）,極限連續(xù)工作電壓也是一樣的。也就是說，這些芯片的最 大連續(xù)輸出功率其實(shí)沒什么區(qū)別，換句話說是芯片的封裝形式?jīng)Q定了芯片 的最大輸出功率。最明顯的證據(jù)就是國(guó)半的LM4766和L

45、M4780,兩者都是雙聲道芯片，幾個(gè)問題結(jié)構(gòu)相同，LM4766與LM3866封裝相接近，每聲道最大輸出功率大大小于 LM3886,而LM4780采用了巨大的27腳封 裝，使和它每個(gè)聲道都能輸出接近 LM3886的功率。要想提高最大連續(xù)輸出功率，唯一的出路就是并聯(lián)，這是與高電壓供電的 分立元件功放末級(jí)大功率管必須并聯(lián)的道理是一樣的。表3各芯片的熱眼、極限工作溫度和靜態(tài)電流型號(hào)LM1875LM4766LM3886TDA7293TDA72g4管芯到外殼的熱阻攝氏度/W21111管芯極限工作溫度攝氏度150150150150150靜態(tài)電流儂7048505050全文完雖然沒有親手做過，但個(gè)人以為上面這個(gè)

46、電路非常得好，電路特點(diǎn)如下：一、取消反饋電容，改成直流放大器后音質(zhì)能明顯提升；二、將LM1875 2片BTL輸出增加功率帶寬，提高了驅(qū)動(dòng)能力；三、采用了電壓與電流的混合反饋，音質(zhì)得到進(jìn)一步提升；四、去耦電容配置合理；五、由于LM1875內(nèi)部帶有反峰電壓保護(hù)，因此沒有設(shè)置茹貝爾網(wǎng)絡(luò)，不放心的可 以加上1歐姆電阻104 (0.1nF)的電容。六、建議采用150W 2*18V的環(huán)牛，濾波電容采用6800uF、1uF、0.1的并聯(lián)方式，降低低頻至高頻的電源內(nèi)阻。七、如果中點(diǎn)偏移較大，可采用前文中點(diǎn)調(diào)零電路，一般電位器選擇47K,電阻選用100K,并在電位器動(dòng)點(diǎn)與電阻間加上一 0.1nF的對(duì)地電容即可。

47、胱 0.J6QC23»2+VccLU18755 / iC26100pF-Vf£1 C271 尸74 電22趕工添“R25 24kR2& 24kn R241T Ik感謝這么多朋友的喜歡，上一個(gè)非常不錯(cuò)的LM1875的BTL復(fù)合式同相互差校正放大電路，摘處無線電與電視。前級(jí)倒相與直流伺服IC為OP-275 ,功率IC為L(zhǎng)M1875 ,前級(jí)電壓正負(fù)18V ,后級(jí)功率電壓正負(fù)25V 8A左右。用兩個(gè)復(fù)合 式同相放大器組成誤差校正橋式 (BTL)幡出，1/2 IC1作直潦伺眼放大 器使兩個(gè)同相放大器的直流失蜩電壓 相等。這樣就把負(fù)載兩端的直流輸出 電壓抵消到零，真正達(dá)到直接就

48、合DC 化.極大提高了本機(jī)的性能，使高低音 放大,一致.反饋環(huán)路相移減小到極 點(diǎn).瞬態(tài)失真也大大降低。1CA作橋路反相放大器.它把輸 入信號(hào)反相180。,使由IC8和1C4組 成的放大器的交漉輸出信號(hào)與電路輸 人信耳母持反相關(guān)系，之所以使用 ICA作橋路反相放大器來驅(qū)動(dòng)JGB鼐 1C4組成用l路放大鏤，是因?yàn)楦咴?益的復(fù)合式反相放大器的披入阻抗 低難以驅(qū)動(dòng).所以在這里就用了兩路 復(fù)合式同相放大器來作誤差校正輸 出.這個(gè)電路總增益為6。.在8n的 負(fù)載下可以提供約40W(RMS)的有 效功率.1kHz時(shí)的總請(qǐng)波失真小于0. 005% .注:1與工之電IS均是飛蛀直到管腳2電源第線不起接入電同板I

49、退用電容自行妥善接地我做過TDA7294聽人聲聽不錯(cuò)，我不怎么喜歡低音，由于我聽的歌原因吧！再說在家音箱不能開大聲，但我還是喜歡LM1875這個(gè)芯片。沒做過，準(zhǔn)備 DIY一臺(tái)。我喇叭SEAS的20W夠了。謝謝樓主的貢獻(xiàn)。LM1875的BTL復(fù)合式同 q-mengwjq828 發(fā)表于 2010-2-5 10:43 ©一、這兩個(gè)電路都是 BTL電路,解決了 LM1875的輸出電流只有4A偏小的缺點(diǎn)，將LM1875 2片BTL輸出增加功率帶寬，提高了驅(qū)動(dòng)能力；二、這兩個(gè)電路都是直流放大電路，取消了反饋網(wǎng)絡(luò)的電容，音質(zhì)應(yīng)該比標(biāo)準(zhǔn)電路更上一層樓，但注意75樓的右邊IC LM1875輸入回路中的

50、耦合電容，直流化不是最徹底，如果你需要我可以提供完全直流化的類似75樓電路；三、75樓的電路中沒有中點(diǎn)調(diào)零，但我在帖子下文注明了加中點(diǎn)調(diào)零的方法，與此帖子主題文章方法基本相同，只是加了一個(gè)對(duì)地電容，請(qǐng)注意如果中點(diǎn)偏移較大，可采用前文中點(diǎn)調(diào)零電路，一般電位器選擇47K,電阻選用100K,并在電位器動(dòng)點(diǎn)與電阻間加上一 0.1nF的對(duì)地電容即可?！彼?、128樓的電路用了運(yùn)放進(jìn)行直流伺服，中點(diǎn)偏移解決方法不同。五、相比較128的電路更優(yōu)秀點(diǎn)，還有 PCB的圖，方便制作些，但 128樓的前級(jí)運(yùn)放選擇時(shí)注意與LM1875的轉(zhuǎn)換速率配合問題，原則是前級(jí) IC的轉(zhuǎn)換速率V/uS不能大于LM1875的轉(zhuǎn)換速率，

51、等于或稍低就可，低太多但瞬態(tài)差。如果需要可以加QQ發(fā)你詳細(xì)PDF文章。六、希望我的回復(fù)你能滿意。QQ: 19527928再補(bǔ)充部分內(nèi)容：運(yùn)算放大器前級(jí)及集成電路功放的計(jì)算及外圍元件作用 以下圖為例：C3 100U'llI +U)vccC4 0.1UVinD14001“RI 22k cIC TEA2030R2 68022ui+I2D24001R 3 22k10011一、C1: 1UF,為輸入耦合電容，隔離前級(jí)或音源的信號(hào)中的直流分量對(duì)后級(jí)影響。與R1 22K組成本入RC回路，決定了輸入阻抗與最低頻率。最低頻率F=1/ (2PAI*R1*C1)=1/ (2*3.1415*22000*0.0

52、00001 ) =7HZ,滿足了保真的要求。C2: 22UF,為交流負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的交流對(duì)地電容。與 R2 680 R3 22K組成的交流負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)決定了放大倍數(shù)，放大倍數(shù)K=1+R3/R2=1+22000/680=33 倍，大于廠家要求最小放大倍數(shù)的要求。C3、C5: 100UF,低頻去耦濾波電容，防止由于左右兩聲道共用電源時(shí)，由于電源濾波電容對(duì)低頻信號(hào)阻抗產(chǎn)生的壓降對(duì)放大回路形成反饋，造成低頻寄生振蕩而發(fā)出“ 卟、卟的汽笛聲。退耦電容選擇一般原則是最低頻率時(shí)阻抗小于1/3 的退耦電阻值，電容的容抗=1/ （2PAI*最低頻率*電容容量），沒有退耦電阻時(shí)一般選擇大于50uF的電容；C4、C6: 0.1UF,高頻耦濾波電容，防止由于左右兩聲道共用電源時(shí)，由于電源濾波電 容對(duì)高頻信號(hào)阻抗產(chǎn)生