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[参考译文] TPA2011D1:最大输出功率的正确测量

Guru**** 2533950 points
Other Parts Discussed in Thread: TPA2011D1

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/audio-group/audio/f/audio-forum/1039114/tpa2011d1-correct-measurement-of-max-output-power

器件型号:TPA2011D1

您好的支持团队、

在音频放大器测试期间、1kHz 正弦信号我尝试放大、但我不确定测量是否错误或设计是否不正确。

原理图:

在下面的测试中、将 R21和 R22更改为200kOhm、将 R23更改为100kOhm 以降低增益。

 

测试设置:

- SPKR-和 SPKR+之间连接了4k Ω 电阻器

-两倍 RC 低通滤波器、SPKR- 和 GND_AUD 以及 SPKR+和 GND_AUD 之间连接 RC 滤波器 Rf=1kOhm 和 Cf=4.7nF

-示波器插口1连接到 SPKR -射频和 CF 之间,尽可能靠近 CF

-示波器插座2连接到 RF+和 CF+之间尽可能靠近 CF 的 SPKR+

- CF+/Cf 和 GND_AUD 之间连接的插座1和2的 GND 引脚与 CF 的位置非常接近

 

测试步骤:

-使用具有 HD 音频编解码器的音频软件播放1kHz (0dB)正弦波并测量 SPKR-和 SPKR+

-测量 C40上的输入电压+V5 (交流测量)

 

测试结果:

SPKR-(黄色)和 SPKR+(蓝色)被切断 、但根据测量结果、输出功率仅为2W 左右。

放大器的+V5电源电压具有几乎200mV 的纹波。

  

第二个测试设置:

RC 低通滤波器更改为30kHz 滤波器、其中 RF = 100 Ω、CF = 470nF

 

第二个测试结果:

这次使用示波器的数学函数来计算 SPKR-和 SPKR+之间的差值、而不是测量+5V。 测量了数学函数的 RMS。

由于某种原因 、SPKR-和 SPKR+未被切断、尽管与上次测量相比、除了 RC 滤波器没有改变。

问题:

-测量 TPA2011D1最大输出功率的正确方法是什么?

-输入引脚 IN+和 IN-之间允许的最大峰峰值电平是多少?

-您是否看到上述原理图有任何问题?

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    您好 Benjamin、

    我将检查您的问题、并在下周初提供进一步的评论。

    此致、
    -Ivan Salazar
    应用工程师

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    您好、Ivan、

    如果你能回答我今天以上的问题,那将是很好的,因为这个问题非常紧迫。

    是否可以安排团队会议或类似的聊天应用程序来加快进度?

    谢谢!

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    Benjamin、

    您的问题的一些答案:

    • 测量过程如数据表 第8节所述
    • 您可以输入高达(VDD - 1.1V) V 的信号
    • 我看不到原理图有问题、您的第二次捕获可能实际上显示电路正常、但可能无法正确测量。
      我想您使用的连接方式与上图中显示的连接方式类似。 我建议使用底部图表中的连接。 理想情况下、即使没有铁氧体+电容器、您也应将扬声器直接连接到放大器的输出端、但如果不可能、您可以尝试这样做。

    此致、
    -Ivan Salazar
    应用工程师

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    您好、Ivan、

    感谢你的答复。

    我使用以下设置进行测量、我认为这些设置应该与上图中的底部设置相同:

    我尝试使用4欧姆扬声器、而不是以前使用的4欧姆电阻器。

    使用扬声器时、我测量的输出功率甚至低于使用电阻器时的输出功率。

    我们需要2W 的输出功率、当提供5V 电压时、这对于放大器而言不是问题。

    但是、根据我的测量结果、如果没有切断输出正弦、我就无法达到2W 的输出功率。

    为了演示这一点、我将 R21和 R22改回130kOhm、将 R23改回62kOhm 以增加增益。

    通过此设置、可以调节输入信号以查看对输出功率的影响。

    黄色(SPKR+)、蓝色(SPKR-)、红色(SPKR+减去 SPKR-)、绿色(+V5输入纹波)

    第一次测量是在输入信号通过窗口设置为75%的情况下完成的:

    输出功率的计算公式为:方波(RMS 输出电压)/负载电阻=(2.26V)^2/4Ohm = 1、28W

    要获得2W 的输出功率、 需要2.83V 的 RMS 输出电压。

    因此、我增加了输入信号音量、直到输出电压达到2.83V (通过窗口将信号设置为85%)

    输入为85%时、根据我的计算、输出功率约为2W。 但在该状态下、正弦已经被切断。

    请告诉我为何无法达到2W 的输出功率、并且仍然具有正确的正弦。

    如您所见、我还测量了放大器的+V5电源电压纹波。 120mV 至170mV 的纹波是否正常、或者这是否表明存在问题?

    我的上述输出功率计算是否正确?

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    您好 Benjamin、

    您是否有可能尝试用0欧姆电阻器替代铁氧体并移除 C45/C46? 我想排除这里的滤波器。
    我正在寻找我身边的 EVM 来复制您的测试。 将随时向您发布任何更新。

    此致、
    -Ivan Salazar
    应用工程师

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    您好、Ivan、

    我执行了您建议的更改、并再次测量了输出信号和电源。 输出信号的 RMS 从2.71V 增加到2.73V 只是一小部分。 总的来说、我认为这不是我们问题的解决方案。

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    您好 Benjamin、

    我将在 EVM 上对此进行测试、并将分享一份包含连接和结果的测试报告。
    关于您看到的电源纹波、您的电源是什么? 它是电池、直流适配器还是台式电源? 我正在使用工作台电源进行测试、但如果需要、可以检查其他一些情况。

    此致、
    -Ivan Salazar
    应用工程师

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    您好、Ivan、

    放大器的5V 电源电压由载板上的 HD_Audio 连接器提供。

    载板由我们设计的电源 PCB 供电。

     该 PCB 上的 TI_TPS51125RGET 将生成5V 电压。

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    您好 Benjamin、

    我使用 EVM 完成了3个不同负载的测试:

    • 4 Ω
    • 8欧姆
    • 500欧姆

    对于较高的负载、您应该能够达到接近 VDD 电源的水平、较低的负载会限制电压驱动。
    请检查不同的电源、并尝试更换您的去耦电容器:您使用的是5V 电源和10uF/6.3V、理想情况下去耦电容器的额定直流电压应为其将绕过的2或3倍。

    此致、
    -Ivan Salazar
    应用工程师

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    您好、Ivan、

    感谢您的测试结果。

     您在测量中使用了什么 RC 低通滤波器?

    如果我正确地看到它、您还无法使用您的4 Ω 设置实现2W 的输出功率。 或者我是否缺少了什么?

    要获得2W 的输出功率、信号必须约为8V 峰峰值或2.84V RMS。

    您的输出信号似乎已经具有相当大的失真。 根据数据表、4Ohm 负载下2W 时的失真几乎无法识别、只有0.3%

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    Benjamin、

    我只注意到我的负载不是4欧姆、而是2欧姆。 请参阅下面的2欧姆和4欧姆测试、很抱歉造成混淆:

    • 2 Ω
    • 4 Ω

    如前所述、波形的正峰值已经存在一些失真(~0.3%)。

    编辑:我正在使用 AUX-0025滤波器进行此测量: https://www.ap.com/download/aux-0025-0040-0100-data-sheet/?wpdmdl=7374

    此致、
    -Ivan Salazar
    应用工程师

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    您好、Ivan、

    感谢您的更新。 使用4欧姆电阻器进行的第二次测量非常有用。

    我不知道在 SPKR-和 PSKR+上已经可以看到0.3%的失真。 我认为这些尖峰的距离要远得多。

    如果您能以更低的分辨率向我发送最后一张图片、那将会很棒、因为在当前大小下很难看到有关该图片的详细信息。

    非常感谢您迄今提供的支持。

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    Benjamin、

    不确定分辨率是否会更好、但下面是随附的捕获:

    e2e.ti.com/.../SCRN.zip

    此致、
    -Ivan Salazar
    应用工程师

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    您好、Ivan、

    再次感谢您的支持。

    通过比较测量结果以及 测试期间有关失真的其他信息、我可以从我的角度解决此问题。

    为了提高电源电压稳定性、我们将把10uF/6.3V 电容器更改为一个电容器、它将旁路掉2或3倍的直流电压。

    此致、

    Benjamin Weiß

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    您好 Benjamin、

    感谢您再次观看本节目。 让我们知道是否有其他东西出现、希望现在一切都很好。

    此致、
    -Ivan Salazar
    应用工程师