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[参考译文] OPA310:它是否适合用作耳机放大器?

Guru**** 2769425 points

Other Parts Discussed in Thread: OPA2196, OPA2990, OPA310, OPA1678, OPA1671, OPA322, OPA396, TINA-TI, OPA4990, OPA2310

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1612964/opa310-is-it-suitable-as-a-headphone-amp

部件号: OPA310
主题中讨论的其他器件: OPA2990、OPA2196、 OPA1678、OPA1671OPA322OPA396TINA-TIOPA4990OPA2310

由于 OPAx310 具有高输出电流和低静态电流、因此我考虑将其用作电池供电耳机放大器、但我担心在驱动重负载(低至 16 欧姆)时出现过多的交叉失真。 数据表未显示低于 2k Ω 负载的 THD 图、这可能是有充分理由的!  我应该期待什么? 我很高兴在整个音频频带中使用<1%的 THD、但根据我在其他低功耗 CMOS 运算放大器 (OPA2990、OPA2196) 方面的经验、我认为这是无法实现的...  

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    如果您展示电路或描述电路配置、将会非常有帮助。 如果您计划在电池供电的耳机应用中使用 1.8V 电源、OPA310 由于其短路电流有限(请参阅下面的)而可能会成为一个挑战、但使用 5V 电源时、只要输出信号不高于 1Vpp (Iout=1V/16 Ω=~Ω 60mA)、它就可以工作。  

    请记住、线性输出电压摆幅是输出电流的函数(见下文)、因此需要确保保持足够的电压余量。  

    在驱动重负载的缓冲器配置中可能会出现过度的交叉失真 、但如果您的输入至少比电源电压低 0.6V、这样便可消除此问题。

    OPA2990 和 OPA2196 是高压电源运算放大器 (4.5V 至 36V),因此不太适合电池电源应用 — 对于高电压,我推荐 OPA1678。

    对于低压缓冲器配置、可以考虑 OPA396、但对于高增益 OPA1671 或 OPA322、则是理想选择。

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    我的电源电压为 5.5V 甚至 6V(由 9V 电池供电时下降)、因此输出电流不是问题。 该配置是反相的、因此我预计 OPA310 的输入级不会有任何交叉失真。 它都将来自输出段。

    OPA2990 的工作电压低至 2.7V BTW。 我尝试了与 9V 电源并联的两个部分、虽然它可以向 16 欧姆甚至 32 欧姆提供高达 150mW 的功率、但在更高的频率(高于 1kHz 左右)下 THD 过大(交叉失真,在示波器上可见)。 约为 2%或 3%。 声音非常响亮(和令人讨厌的声音)。 我希望 OPA310 因带宽较高而失真更小。  

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    与 THD 失真魔鬼的冲突吧。 用反相增益表示–1?  16 Ω 负载和 5.5V 电源下的输出信号幅度是多少?  您用于实现反相增益的电阻器值是什么?  

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    是的、增益将为–1。 我还没有实际构建基于 OPA310 的电路、因为我对 OPAx990 的结果不满意、而且我手头没有任何 OPA310、因此我想先问一下。 下面的电路在 16 Ω 负载下几 kHz 频率下得到明显超过 1%的 THD、如果尝试使用另一个运算放大器、我无法做到这一点。 遗憾的是、Tina-TI(或者至少是 OPAx990/OPA310 的模型)不会像我所说的那样模拟交叉失真。  

     

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    您好 Jerry、

    您是否查看过专用耳机驱动程序? 例如LM4881? 但大多数仅限于 5V 电源。

    https://www.ti.com/product-category/audio/amplifiers/specialty/products.html#–2=contains%3Bheadphone&

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    让我考虑 OPA310 的主要特性是低静态电流。 这对于我的应用很重要。  

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    Jerry、

    了解在给定负载下施加的峰值电压会有所帮助。  

    16 欧姆负载的平均 120mW 意味着负载电压: V = sq-rt(P*R)= sq-rt(0.12*16)= 1.38Vrms 或 1.95Vp

    32 欧姆负载的平均 130mW 表示负载电压: V = sq-rt(P*R)= sq-rt(0.13*32)= 2.04Vrms 或 2.88Vp

    80 欧姆负载的平均 90mW 表示整个负载的电压: V = sq-RT(P*R)= sq-RT(0.12*16)= 2.68Vrms 或 3.78Vp

    以 1.95V 峰值电压驱动 16 Ω 意味着两个运算放大器中的每一个都有 60mA 输出电流、最小 Vo 为 2.132V — 如下所示。  

    这意味着、 为 60mA 提供负载时、OPA4990 的最小电源电压需要为 6.132V (2.13V2+4V)-如下所示。

    出于这个原因、我认为您看到的失真不是由交叉失真引起的、而是由输出信号削波引起的。

    对于 OPA2310、假设负载接地、则拉出/灌入 60mA 时的最小电源电压为+/–2.332V (2.132V+0.2)-请参阅下文。

    e2e.ti.com/.../OPA2310.TSC

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    我的 OPA2990 测试是在 9V 电源下完成的。 在我的绘图中、您可能错过了以下内容:

    波形顶部/底部绝对没有削波 — 我将电平保持在削波以下。 在任何情况下、交叉失真都发生在波形的中间部分(过零附近)、因此在较低的输出功率下会更糟(占振幅的百分比更大)。

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    在上图中、这是使用 9V 单电源还是+/–9V 双电源、Rload 和频率是多少?  另外、Rload 是接地(负电源)还是连接到 1/2 Vs (4.5V)?  这看起来像是输出交叉问题、因此我认为负载连接到 1/2 Vs。  白皮书 OPA2310 应该表现得更好、但我们从未在 60mA 负载下对其进行测试、因此无法确定它是否存在交叉失真、只会显示测试。

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    “我们从未在 60mA 负载下测试过它,因此无法确定它是否存在交叉失真 — 只有测试才会显示。

    我只是感到惊讶的是、专门广告为高输出电流 (150mA) 的器件在其数据表中没有高输出电流 THD 图。 此时、我想我们可以结束这一主题、我必须在工作台上自行找到答案。

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    有我们测试的标准 THD 负载(10k、2k、600 Ω)、但 60mA 负载不是其中之一。  
    但是、我们在 50mA 下测试了短路和 AOL、所以我们知道器件能够在 5.5V 电源下灌入/拉取至少 75mA(典型 Iout 为 150mA、而 min 为<xmt-block3> 75mA</xmt-block>)。 75mA。  

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    为了将来可能撞到这条线的人的利益,我最终在重负载(16 欧姆和 32 欧姆)下测量了 OPA310 的 THD。 我在单位增益同相配置中实现了最低 THD。 反相配置几乎使 THD 加倍、因此我可以避免这种工作。 当然、任何高于单位增益的增益也会由于可用的负反馈降低而降低 THD。

    为了回答我的初始问题、我发现如果可以接受约为 0.1%至 0.5%的典型 THD、OPA310 非常适合驱动耳机。 在 6VDC 单电源、电容器耦合输出 (470uF) 和连接到实际 0V 的负载下、它会在 16 Ω 时输出 150mW、在 32 Ω 时输出 110mW、这令人印象深刻、优于许多专用耳机放大器芯片。 在下图中、较高 THD 的迹线处于经过测试的最低输出功率 (0.1mW)、最低 THD 在削波前处于最大功率。 THD 的测量带宽为 22kHz、因为我们无法在音频频带外听到失真产物。

        

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    感谢您发送编修。我们会重新检视您的建议。

    反相配置可避免由输入共模电压变化引起的失真、但会将电路设置为噪声增益 2 — 这就是为什么您会看到其 THD VIS-A-VIS 缓冲器配置加倍。   

    这不是说您可能不会这样做、而只是要注意、即使 6V 单电源低于 7V 的绝对最大额定电压、但它高于建议的最大值 5.5V。  因此、如果在建议运行条件之外但在绝对最大额定值范围内使用、这可能影响器件的可靠性、功能和性能、和/或缩短器件寿命。