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2015 TI 音频创新日 (9) 大功率超高清功放

OK 我们下面先来看一些大功率的超清功放 那我看了一下 slice 可能大家主要在看一些中功率 或者中小功率的一些功放 包括刚才 Smart Amp 这一页主要给大家介绍大功率的超高清功放 我们知道超高清可能现在是比较热的一个 topic 特别是我们在电视上面 比如说我们现在很多电视上打 4K 的 TV 那对于这个音频来说 那对于这个音频来说 我们也会有一些超高清的一些功放 那这是今天主要介绍的一颗叫 TPA3251D2 那这是一颗 175 W 的立体声超高清功放 我们首先来看一下 目前对于这种大功率 D 类功放 TI 主要有一些哪些产品 那这张图我们怎么看 首先分为横轴和纵轴 横轴的话,它分为两块参数 一块叫做闭环还是开环 也就是说根据它的那个反馈的结构 把它分为闭环和开环的结构 另外一块就是根据它的输入类型 把它分为模拟输入或者是 PWM 输入 那这是前面一部分 然后后面一部分就是 一个数字音频处理的一个 PWM 处理器 也就是说它可以把一些模拟音频或者数字音频 转化成 PWM 的输出 然后接到你的下一级功放处 然后我们从纵轴来看 就是我们把它按照功率分为三个等级 第一个是100W 到 149W ,也就是 150W 以内的 另外一个就是 150W 到 300W 的功率等级 然后大于 300W 的是另外一个 我们今天介绍的主要是在 150W 到 300W 这个里面 首先我们看一下说它是一个超高清功放 我们一定会看它的性能指标 首先我们可以看到它的 THD+N 在 1W 到 100W 4Ω 负载的条件下 都可以做到 0.005% ,注意这里是两个零 我们现在市面上常见的一些功放 通常来说是做到百分之零点零几 也就是这一颗料跟市面上其他常见的 低了一个数量级 在这种 THD+N 上面 然后另外一个就是 output noise 也就是我输入为零的时候,我的输出噪声等级 那我们可以看到在这一块在输入为零的时候 我可以做到小于 60μV 的 A-wgt noise 那这个在业界同样水平是做得非常低的 然后另外一个就是说 我可以做到 113dB 的信噪比和动态范围 那这个对我们来说 这种大功率的输出应用来说是很重要的 然后另外一个, 静态功耗 就是我们知道现在大家对于这种能量 或者节能的要求越来越高 包括我们所有家电都会贴那种几级能耗的要求 那现在我们这一颗在整个静态功耗 可以做到 1W 小于 1W 的条件 那这个是非常低的 然后另外一块供电电压范围 我可以做到 12V 到 36V 的输入 也就是说我在这么宽的输入电压范围之内 我都可以正常工作 那这也带来另外一个好处 就是说我能够支持一个 class G 的输入模式 那这样可以进一步的节省功耗 那我们他这个右边其实跟左边其实有很多对应的地方 首先,我们另外一个就是可以做到一个 3Ω 的驱动能力 也就说你的 speaker 阻抗可以低到 3Ω 这样的话,你可以得到更大的输出功率 另外一个就是,对于这种大功率音频功放来说 这个强劲的保护能力是必不可少的 那这一颗 3251 是可以把这些保护都集成在芯片内部 然后你可以去 monitor ,保护你的系统 比如说不要把这个芯片烧掉或者 press 掉 然后从易用性上来说,这颗料因为它集成了很多 比如说 charge pump, boost striper 这样的话,你不需要在外面搭很多离散的器件 然后得到一个整个方案,所以这块是我们的一个 EVB 你可以看到基本上 现在在板子上除了一些滤波的电感电容 其他的外围设备是很少的 那在易用上来说因为 它的输出功率范围可以做到 175W 所以在我们一些蓝光 DVD 或者高端的家庭娱乐系统 AV 功放,甚至一些 稍微小一点的迷你音响组合都是可以使用的 那我们刚才这边讲了一些参数 就是这边给大家在重新看一下 第一,我的超低失真 也就是说我在 100W 或者 1W 到 100W 的范围之内 都可以做到 0.005% 的这个 THD+N 然后,我的输出噪声范围可以做到 60 个 μV 第三个,我的信噪比和动态范围 我可以做到大于 113dB,这个是很好的 然后静态功耗来说,我可以做到 1W 然后对于高效率来说 这个其实是 class D 的一个很大的优势 相比于class AB,就是我在1/8功率的时候可以做到大于80% 当我在满功率条件下,我可以做到超过 90% 然后,我的供电范围可以做到 12V 到 36V 这样的话,可以满足大多数的使用 然后另外一个我有一个 内建的单端输入的上升和下降控制 这样的话,其实对于这种超大功率的应用来说 大家可能会担心比如 pop noise 或者这种问题 那就是说我内部其实做了很多的保护措施 来降低你这种 pop noise 的问题 然后保护功能,这个不得不强调 然后最后再看一下芯片封装 我们现在是做到 44pin 的 HTSSOP 那基本上每个角的间距是 0.635mm 也就是说可以做到 14mm 长,八点几毫米宽 这是一个很小的封装 OK, 那这个就是给大家一个一个再重新确认一下 第一,就是从音响性能来说 主要是来自于它的低噪声 我们说是高清功放嘛,那噪声一定要低 所以我可以做到 60 μV 的输出底噪 然后互调失真也会可以做得比较低 然后功放效率 这个其实在静态功耗 目前,我们是可以做到小于 1 W 比市面上其他竞争对手应该是小一半还超过 然后从易用性上来说 因为本身 CLASS D 的效率做的比较高 然后另外一个就是我们这颗料 相对而言,效率做的更高 所以来说他对于大家的使用来说 你的散热片可以做到相对而言小一点 这样的话,就是更容易去做你的设计 OK, 然后这个就是刚才有讲到一点点 就是说我的 BOM 成本 对于3251来说 我内部集成的比如说我的自举电容、自举二极管 然后电容要外加,然后包括我内部的环路滤波器 这样的话,可以允许你 去使用一些不需要外搭 bootstrap 的电路 然后因为我是一个单轨供电的 而且 PSRR 做的可以比较高 那可以降低你们电源上的需求 电源上的电容本身就可以相对而言,用的小一点 然后我内部集成了一个 soft start 的一个功能 也就是说在我开机和关机的时候 我可以尽量将降低 pop noise 不需要大家在电路上做很多的保护 那我们说这是一个超高清的D类音频功放 那跟其他的之前的产品一些区别在哪里 第一,这是不是一个新技术 这个答案是是的 但是对于 D 类功放来说,这是一个 D 类功放本身不是一个新技术 但是对于这种超高清的音频来说,这是一个新技术 然后第二个就是效率 我们目前这颗料可以在 1/8 功率的时候可以做到 80% 以上 那可以把芯片的热耗散降到最低 然后另外一个就是我的供电电压范围 我可以做到 12V 到 36V 这样的话你可以通过一个外置的这种调压电路 然后使我的芯片支持 class D 的操作 进一步降低你系统的功率耗散 然后最后一部分就是稳固可靠 这个对于大功率的设计来说是很重要的 就是我们内部集成了很多的保护功能 这样你用较少的外部元件就可以实现这种大功率的效果 那我们讲到这种大功率的应用的话 其实有一些应用他是需要有一些 多个 channel 的一些 sample rate 的 converter 比如说在我的一些 DVD 的接收机上 或者卡拉 OK 机上面去应用的时候 那这边给大家看一看,接下来有一颗 叫 TAS5548 这块料 就这是一个集成的 PWM 调制以及 ASRC 的一个器件 首先,它是可以支持八个 channel 异步 sample rate 的 converter 然后这样的话,对你系统来说 你可以用同一个比如说 EQ 啊 或者同一个数据处理来去处理不同的 channel 而不需要去改变这些参数 然后另外一个的话,我内部是有八个 channel 96kHz 的这种采样处理 那这个来说就是说 我不知道在音频里面这个 sample rate 其实跟那个噪声是有很大的关系的 当我用越高的 sample rate 来处理的时候 我就可以把那个带外噪声往越高频的地方去推 所以在我这边是可以做到 96k 的 sample rate 这样的话,我可以把这个 out of band noise 尽量往高频段去推 降低你可听到的频带的噪声 然后另外一个,我还有一个 I2S 的输入 通常来说,比如说你可以用到麦克风的输入 那这个时候,你就可以把麦克风的输入 和我本来的这种音频输出做一些混音的操作 那一个典型的应用就是说我可以支持 比如说卡拉 OK 的模式 支持麦克风的声音混入到八个 channel 去 这样再外放出来 然后芯片内部还有一个叫 Energy Manager 的这么一个操作 也就是说,我可以去检测这个时候 各个 channel 的输出的幅度的和 然后就通知你的系统说 OK 这时候我输出是不是过载了 或者还是没有 那这样来说,对电源的供电就会有很大的帮助 这个时候就是,防止 overdrive 把你的电源拉掉的 然后另外一个对 5548 来说 它还可以支持外部晶振的这个操作 比如说我输入了,假如我输入的这种音频信号 它本身的时钟的 Jitter 比较大 那它当你做处理之后 它就会影响它音频的 performance 那我可以通过我外部晶振的操作 然后来清除掉你解码的芯片过来的一些时钟的抖动 这样地进一步提升音质 我们刚才看我们的那个产品历史的时候 里面还有一块就是 PWM 输入的一些功放 当然这个本身 你去看 THD+N 的话 可能会比我们刚开始介绍的 TPA3251 要低一点 但是如果你的系统需求不需要做到那么高清 这颗料是一个比较好的选择 你可以认为是一个高性价比的选择 首先它是效率可以做到一个 90% 的效率 在 4Ω 的负载下,主要是取决于 它内部有一个 69mΩ 的 Rdson 的 MOS 管 这个可以把功率做得比较高 然后另外一个,它跟刚才也一样 也是可以支持 G 类的操作 然后对于它的输出配置,就是会比较灵活 你可以看到它可以支持四路 43W 的一个输出 也就是你可以把它分成单端的输出 然后你也可以支持一个 2 channel 一个 BTL 的输出 每个 channel 可以做到 125W 然后你还可以做 PBTL 的输出 那我们看到这边那个 THD+N 基本上,我们刚才说 刚才超高清的可以做到 0.005 那这边是 0.025 基本差了一个数量级了 这个会在你的系统要求高性价比的时候 会比较合适 那 5614 和 5612 其实是 peformance 是很类似的 只是我的输出功率可以做的稍微更高一点 刚才是 125W 这边可以做到 150W 5614 那具体的详细指标 我们可以不说了 大家可以如果有什么问题的话 可以直接跟我们联系 好 谢谢大家

OK 我们下面先来看一些大功率的超清功放

那我看了一下 slice

可能大家主要在看一些中功率

或者中小功率的一些功放

包括刚才 Smart Amp

这一页主要给大家介绍大功率的超高清功放

我们知道超高清可能现在是比较热的一个 topic

特别是我们在电视上面

比如说我们现在很多电视上打 4K 的 TV

那对于这个音频来说

那对于这个音频来说

我们也会有一些超高清的一些功放

那这是今天主要介绍的一颗叫 TPA3251D2

那这是一颗 175 W 的立体声超高清功放

我们首先来看一下

目前对于这种大功率 D 类功放

TI 主要有一些哪些产品

那这张图我们怎么看

首先分为横轴和纵轴

横轴的话,它分为两块参数

一块叫做闭环还是开环

也就是说根据它的那个反馈的结构

把它分为闭环和开环的结构

另外一块就是根据它的输入类型

把它分为模拟输入或者是 PWM 输入

那这是前面一部分

然后后面一部分就是

一个数字音频处理的一个 PWM 处理器

也就是说它可以把一些模拟音频或者数字音频

转化成 PWM 的输出

然后接到你的下一级功放处

然后我们从纵轴来看

就是我们把它按照功率分为三个等级

第一个是100W 到 149W ,也就是 150W 以内的

另外一个就是 150W 到 300W 的功率等级

然后大于 300W 的是另外一个

我们今天介绍的主要是在 150W 到 300W 这个里面

首先我们看一下说它是一个超高清功放

我们一定会看它的性能指标

首先我们可以看到它的 THD+N

在 1W 到 100W 4Ω 负载的条件下

都可以做到 0.005% ,注意这里是两个零

我们现在市面上常见的一些功放

通常来说是做到百分之零点零几

也就是这一颗料跟市面上其他常见的

低了一个数量级

在这种 THD+N 上面

然后另外一个就是 output noise

也就是我输入为零的时候,我的输出噪声等级

那我们可以看到在这一块在输入为零的时候

我可以做到小于 60μV 的 A-wgt noise

那这个在业界同样水平是做得非常低的

然后另外一个就是说

我可以做到 113dB 的信噪比和动态范围

那这个对我们来说

这种大功率的输出应用来说是很重要的

然后另外一个, 静态功耗

就是我们知道现在大家对于这种能量

或者节能的要求越来越高

包括我们所有家电都会贴那种几级能耗的要求

那现在我们这一颗在整个静态功耗

可以做到 1W 小于 1W 的条件

那这个是非常低的

然后另外一块供电电压范围

我可以做到 12V 到 36V 的输入

也就是说我在这么宽的输入电压范围之内

我都可以正常工作

那这也带来另外一个好处

就是说我能够支持一个 class G 的输入模式

那这样可以进一步的节省功耗

那我们他这个右边其实跟左边其实有很多对应的地方

首先,我们另外一个就是可以做到一个 3Ω 的驱动能力

也就说你的 speaker 阻抗可以低到 3Ω

这样的话,你可以得到更大的输出功率

另外一个就是,对于这种大功率音频功放来说

这个强劲的保护能力是必不可少的

那这一颗 3251 是可以把这些保护都集成在芯片内部

然后你可以去 monitor ,保护你的系统

比如说不要把这个芯片烧掉或者 press 掉

然后从易用性上来说,这颗料因为它集成了很多

比如说 charge pump, boost striper

这样的话,你不需要在外面搭很多离散的器件

然后得到一个整个方案,所以这块是我们的一个 EVB

你可以看到基本上

现在在板子上除了一些滤波的电感电容

其他的外围设备是很少的

那在易用上来说因为

它的输出功率范围可以做到 175W

所以在我们一些蓝光 DVD 或者高端的家庭娱乐系统

AV 功放,甚至一些

稍微小一点的迷你音响组合都是可以使用的

那我们刚才这边讲了一些参数

就是这边给大家在重新看一下

第一,我的超低失真

也就是说我在 100W

或者 1W 到 100W 的范围之内

都可以做到 0.005% 的这个 THD+N

然后,我的输出噪声范围可以做到 60 个 μV

第三个,我的信噪比和动态范围

我可以做到大于 113dB,这个是很好的

然后静态功耗来说,我可以做到 1W

然后对于高效率来说

这个其实是 class D 的一个很大的优势

相比于class AB,就是我在1/8功率的时候可以做到大于80%

当我在满功率条件下,我可以做到超过 90%

然后,我的供电范围可以做到 12V 到 36V

这样的话,可以满足大多数的使用

然后另外一个我有一个

内建的单端输入的上升和下降控制

这样的话,其实对于这种超大功率的应用来说

大家可能会担心比如 pop noise 或者这种问题

那就是说我内部其实做了很多的保护措施

来降低你这种 pop noise 的问题

然后保护功能,这个不得不强调

然后最后再看一下芯片封装

我们现在是做到 44pin 的 HTSSOP

那基本上每个角的间距是 0.635mm

也就是说可以做到 14mm 长,八点几毫米宽

这是一个很小的封装

OK, 那这个就是给大家一个一个再重新确认一下

第一,就是从音响性能来说

主要是来自于它的低噪声

我们说是高清功放嘛,那噪声一定要低

所以我可以做到 60 μV 的输出底噪

然后互调失真也会可以做得比较低

然后功放效率

这个其实在静态功耗

目前,我们是可以做到小于 1 W

比市面上其他竞争对手应该是小一半还超过

然后从易用性上来说

因为本身 CLASS D 的效率做的比较高

然后另外一个就是我们这颗料

相对而言,效率做的更高

所以来说他对于大家的使用来说

你的散热片可以做到相对而言小一点

这样的话,就是更容易去做你的设计

OK, 然后这个就是刚才有讲到一点点

就是说我的 BOM 成本

对于3251来说

我内部集成的比如说我的自举电容、自举二极管

然后电容要外加,然后包括我内部的环路滤波器

这样的话,可以允许你

去使用一些不需要外搭 bootstrap 的电路

然后因为我是一个单轨供电的

而且 PSRR 做的可以比较高

那可以降低你们电源上的需求

电源上的电容本身就可以相对而言,用的小一点

然后我内部集成了一个 soft start 的一个功能

也就是说在我开机和关机的时候

我可以尽量将降低 pop noise

不需要大家在电路上做很多的保护

那我们说这是一个超高清的D类音频功放

那跟其他的之前的产品一些区别在哪里

第一,这是不是一个新技术

这个答案是是的

但是对于 D 类功放来说,这是一个

D 类功放本身不是一个新技术

但是对于这种超高清的音频来说,这是一个新技术

然后第二个就是效率

我们目前这颗料可以在 1/8 功率的时候可以做到 80% 以上

那可以把芯片的热耗散降到最低

然后另外一个就是我的供电电压范围

我可以做到 12V 到 36V

这样的话你可以通过一个外置的这种调压电路

然后使我的芯片支持 class D 的操作

进一步降低你系统的功率耗散

然后最后一部分就是稳固可靠

这个对于大功率的设计来说是很重要的

就是我们内部集成了很多的保护功能

这样你用较少的外部元件就可以实现这种大功率的效果

那我们讲到这种大功率的应用的话

其实有一些应用他是需要有一些

多个 channel 的一些

sample rate 的 converter

比如说在我的一些 DVD 的接收机上

或者卡拉 OK 机上面去应用的时候

那这边给大家看一看,接下来有一颗

叫 TAS5548 这块料

就这是一个集成的 PWM 调制以及 ASRC 的一个器件

首先,它是可以支持八个 channel

异步 sample rate 的 converter

然后这样的话,对你系统来说

你可以用同一个比如说 EQ 啊

或者同一个数据处理来去处理不同的 channel

而不需要去改变这些参数

然后另外一个的话,我内部是有八个 channel

96kHz 的这种采样处理

那这个来说就是说

我不知道在音频里面这个 sample rate

其实跟那个噪声是有很大的关系的

当我用越高的 sample rate 来处理的时候

我就可以把那个带外噪声往越高频的地方去推

所以在我这边是可以做到 96k 的 sample rate

这样的话,我可以把这个 out of band noise 尽量往高频段去推

降低你可听到的频带的噪声

然后另外一个,我还有一个 I2S 的输入

通常来说,比如说你可以用到麦克风的输入

那这个时候,你就可以把麦克风的输入

和我本来的这种音频输出做一些混音的操作

那一个典型的应用就是说我可以支持

比如说卡拉 OK 的模式

支持麦克风的声音混入到八个 channel 去

这样再外放出来

然后芯片内部还有一个叫

Energy Manager 的这么一个操作

也就是说,我可以去检测这个时候

各个 channel 的输出的幅度的和

然后就通知你的系统说 OK

这时候我输出是不是过载了

或者还是没有

那这样来说,对电源的供电就会有很大的帮助

这个时候就是,防止 overdrive 把你的电源拉掉的

然后另外一个对 5548 来说

它还可以支持外部晶振的这个操作

比如说我输入了,假如我输入的这种音频信号

它本身的时钟的 Jitter 比较大

那它当你做处理之后

它就会影响它音频的 performance

那我可以通过我外部晶振的操作

然后来清除掉你解码的芯片过来的一些时钟的抖动

这样地进一步提升音质

我们刚才看我们的那个产品历史的时候

里面还有一块就是 PWM 输入的一些功放

当然这个本身 你去看 THD+N 的话

可能会比我们刚开始介绍的 TPA3251 要低一点

但是如果你的系统需求不需要做到那么高清

这颗料是一个比较好的选择

你可以认为是一个高性价比的选择

首先它是效率可以做到一个 90% 的效率

在 4Ω 的负载下,主要是取决于

它内部有一个 69mΩ 的 Rdson 的 MOS 管

这个可以把功率做得比较高

然后另外一个,它跟刚才也一样

也是可以支持 G 类的操作

然后对于它的输出配置,就是会比较灵活

你可以看到它可以支持四路 43W 的一个输出

也就是你可以把它分成单端的输出

然后你也可以支持一个 2 channel

一个 BTL 的输出

每个 channel 可以做到 125W

然后你还可以做 PBTL 的输出

那我们看到这边那个 THD+N

基本上,我们刚才说

刚才超高清的可以做到 0.005

那这边是 0.025 基本差了一个数量级了

这个会在你的系统要求高性价比的时候 会比较合适

那 5614 和 5612 其实是 peformance 是很类似的

只是我的输出功率可以做的稍微更高一点

刚才是 125W

这边可以做到 150W 5614

那具体的详细指标 我们可以不说了

大家可以如果有什么问题的话

可以直接跟我们联系

好 谢谢大家

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所属课程:2015 TI 音频创新日 (9) 大功率超高清功放 发布时间:2015.09.25 视频集数:1 本节视频时长:00:14:32

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