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[参考译文] THP210:较差的总谐波失真性能

Guru**** 657500 points
Other Parts Discussed in Thread: THP210, OPA1637, THP210EVM
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/1253117/thp210-poor-total-harmonic-distortion-performance

器件型号:THP210
主题中讨论的其他器件: OPA1637

大家好!

我正在尝试使 THP210设计正常工作。 出于某种原因、我使用高精度音频分析仪测量得到的 THD+N 值较差。  

起初、我有一个0135的增益配置。 ´ve 它具有低增益的 TO、我尝试了很多不同的配置。 此时、我只是想让它开始工作、因此我更改了设计、 如 THP210数据表(第9.2.2章)中的图9-12所示。 我获得的 THD+N 值约为-75dB、而输入信号为-113dB。 默认输入电平为1Vp。 我已经执行了振幅(10Vp 至10mVp)和频率扫描(20Hz 至20kHz)、但没有显示失真变化。 数据表中的设计与我的设计之间的差异:

  1. 我具有1/2 Vs 的 VCOM (使用100nF X7R 电容器去耦)、而不是 Vocm 为2、25V。
  2. /-15V 双电源(由低噪声 LT3042和 LT3093产生)、而不是单个5V 电源。  
  3. I 已从 THP210输出断开电阻负载和电容。 我直接在输出端进行测量、也使用了100R 电阻器、以避免探头影响。 两者显示相同的 失真值。
  4. 我的反馈电阻器是1.96k、而不是1k。  

我还尝试了对 PD 引脚进行"播放"。 在启动期间连接到 GND、并在电源接受引导后连接到 Vcc。 没有影响。 电源引导对称。

此时、我在面包板上构建了该设计、以避免受到电路板其余部分的影响。

如果是与批次相关的问题、则芯片上的标记(THP210DGKR)为:  

顶部:TI29 1237  

底部: 29A P1VE

我缺少什么明显的东西吗?

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    您好、Jordy:

    -您能确认此电路中使用的反馈电容器部件号吗?  对于需要低失真的应用、在信号路径上使用高质量的电容器非常重要。   一般建议在信号路径中使用 NP0/C0G 陶瓷或聚丙烯薄膜电容器、以及薄膜表面贴装电阻器、以实现最佳线性和较低的失真。  在陶瓷电容器中、C0G/NP0级提供的电压系数最低的电介质电介质电压系数最低、电容精度最高。  COG (NPO)陶瓷电容器中使用的电介质类型可在电压、频率和温度变化范围内提供最稳定的电气特性。

    使用较低等级的陶瓷(非 C0G/NP0)电容器时、THD 会下降到-60或-80dB 的水平、这种情况并不少见。 随附了讨论该主题的几篇文章。

    选择电容器以最大限度地减少音频应用中的失真

    来自高 K 陶瓷电容器的信号失真

    如果您已经在使用高级电容器、请告诉我。

    - 只是为了确保我理解正确,以上设置还包括100 Ω 串联电阻与 OUT+和 OUT-以隔离电缆的电容。  是这样吗?

    - 有多少测试的设备显示高失真?  您可以发布  PCB 布局吗?

    谢谢、此致、

    路易斯

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    您好、Luis:

    感谢您的快速响应。

    关于电容器、我将在下周验证100pF 电容。 我尝试了没有电容、也尝试了从220pF 到5、6nF C0G 的更高电容、但失真没有改善。

    为确保我理解正确,上述设置还包括带有 OUT+和 OUT-的100 Ω 串联电阻以隔离电缆的电容。  这是否正确?

    是的。 这些100R 电阻器为1%厚膜电阻器。 在电阻器之前和之后、我将测量相同的失真。

    有多少个测试的设备显示高失真?  您是否可以发布  PCB 布局?

    我遇到了多个通道的这个问题。 至少为4。 我尚未测试我的所有原型。 起初、我设计了 OPA1637、但它在低增益(0135)配置下运行不稳定。 THP210的数据表中明确说明了尽可能低增益配置。 尽管表9-1显示增益可达0、1、但 OPA1637的数据表中并未说明这一点。 总之、我已将 OPA1637替换为 THP210、并测试了多种配置。

    我现在在试验电路板上进行测试、但结果相同。 原始原理图和 PCB 布局:

    在 PCB 上、输入信号来自屏幕截图右侧的 R51A。 我已将 R51A 直接焊接到 R52A、以防问题由不对称布局引起。 然而、失真并未改善。  

    在当前设计中、与上述原理图相比、我进行了以下更改:

    • 电源为+/-15V、通过 R63和 R64直接连接到 C45和 C46
    • R56北美、C101至100nF X7R (用于排除基准电压的噪声耦合)
    • C38和 C41至100pF (我假设为 C0G、但下周我会验证)
    • R51和 R57至980R (1、96k、0.1%并联)
    • R52和 R58更改为1、96k 0.1%
    • R54和 R60不适用
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    您好 Jordi:

    在工作台上、我已经在 Audio Precision 的 THP210EVM 上执行两次测试、首先使用未修改/默认电路;然后在修改上面的单端衰减器配置后执行第二次测试。

    THP210EVM 默认电路 G=1V/V、THD+N 测量:  

    • 电源电压为+/-15V
    • 增益= 1V/V
    • RIN = 2kΩ Ω、RFB = 2kΩ Ω
    • VOCM 中间电源、悬空(或 GND)、具有100nF 电容器
    • VIN = 3VRMS (全差分)、VOUT = 3VRMS

    使用 Audio Precision 直接测量 THP210EVM THD+N G=1结果如下:

    THP210EVM 经过修改的衰减器电路、THD+N 测量。  

    • 电源电压为+/-15V
    • 增益= 1/4V/V
    • Rin = 2kΩ Ω、Rfb = 501Ω Ω、Cfb=100pF (C0G/NP0 50V 电容器)
    •  每个输出上的 Cload = 100pF (C0G/NP0 50V 电容器)
    • VOCM 中间电源、悬空(或 GND) 100nF 电容器
    • VIN = 12VRMS (单端)、VOUT = 3VRMS (差分)

    焊接后、将电路板交给 DI 超声波清洗浴来去除任何焊剂。 THP210EVM THD+N 衰减器通过 Audio Precision 测量单端至差分结果如下、THD+N 因衰减和 SE 至差分转换而变化、但 THD+N 性能仍优于-100dB:

    建议:

    • 正如我们所讨论的、请确保在信号路径上使用 COG/NPO 高级50V 电容器、包括输入、反馈和 RC 输出滤波器。
    • 有关焊剂的重要说明:焊剂污染导致的泄漏电流会干扰放大器的运行、尤其是在执行敏感 THD 测量时。 只要器件被焊接到 PCB 上、PCB 就必须被重新清理。  在我们的实验室中、建议的清洁程序需要使用超声波去离子(DI)水浴:
      • 将 EVM 放入超声波清洁器中、并填充新鲜的去离子(DI)水。
      • 在45°C 下运行超声波清洗器20分钟。
      • 去除 PCB 上的所有水分。
    • 如果没有超声波清洗器、则可以执行手动清洁程序:
      • 使用刷子和 DI 水擦洗顶层的污染物
      • 使用牙刷轻轻擦洗60秒。 PCB 中的敏感输入、反馈和输出区域。 擦除底层的污染物。 用清水冲洗洗涤区域、倾斜评估板、使流出的液体从输入区域流出。
      • 去除 PCB 上的所有水分
    • 增加 VOCM 上的电容值。 您可以将此引脚悬空以提供1/2 Vs、但在靠近 VOCM 的位置使用~100nF 电容器
    • 如果您不打算使用 PD 引脚、请考虑连接到 THP210 V+电源
    • 如果您计划修改 PCB 板、可考虑改善正负信号路径的对称性。 为了最大程度地减少第二个和其他偶次谐波含量、应尽可能对称地为正反馈路径和负反馈路径布线。 将反馈元件放置在靠近器件输出和输入引脚的位置。 例如、考虑移除设计中的 C42、以使正负反馈尽可能对称。

    如果您愿意、还可以考虑使用 THP210EVM 进行初步测试。

    请告诉我问题是否仍然存在。

    谢谢、此致、

    路易斯

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    您好、Luis:

    感谢您的支持。 我终于找到了问题。 它与 THP210无关。 问题是、我在输出级测量单端信号。 当我开始差分测量时、THD+N 约为-110dB。 我还没有弄清楚为什么单端测量会产生如此糟糕的结果、但这不是您的担忧。

    再次感谢您的支持和努力。

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    您好、Jordy:

    这是一个好消息、感谢您告诉我们、

    非常感谢。

    路易斯