STMicroelectronics: TS2012: ultraminiaturowy wzmacniacz audio 2×2,8 W w klasie D

Strony: 1 2

W nowoczesnych przenośnych urządzeniach elektronicznych często są stosowane wzmacniacze akustyczne. Zwykle nie wymaga się od nich najwyższych parametrów akustycznych, bardziej liczą się małe wymiary i niewielka moc zasilania.

Najważniejsze cechy układu TS2012

zasilanie: 2,5…5,5V
stan Standby aktywowany sygnałem o niskim poziomie
moc wyjściowa na obciążeniu 8 Ω: 1,35 W przy zasilaniu 5 V lub 0,68 W przy zasilaniu 3,6 V przy zniekształceniach maksymalnych THD+N=1%
moc wyjściowa na obciążeniu 4 Ω: 2,2 W przy zasilaniu 5 V przy zniekształceniach maksymalnych THD+N=1%
cztery zakresy wzmocnienia: 6, 12, 18, 24 dB
niski prądu zasilający
PSRR: 70 dB typowo dla 217 Hz ze wzmocnieniem 6 dB
szybki start: 1 ms
zabezpieczenie termiczne
obudowa GFN20 4×4 mm do montażu bezołowiowego

Inżynierowie firmy STMicroelectronics opracowali wzmacniacz akustyczny dedykowany do urządzeń przenośnych, takich jak telefony komórkowe, PDA itp. Pogodzenie zadawalających parametrów akustycznych i małych wymiarów oraz minimalizacja prądu zasilającego było możliwe dzięki wybraniu najlepszej do takich zastosowań klasy D, w jakiej pracuje wzmacniacz. We wzmacniaczach tego typu sygnał akustyczny powstaje w wyniku modulacji PWM przebiegu prostokątnego. W układzie TS2012 zastosowano dwa niezależne modulatory dla kanału lewego i prawego sterowane sygnałami ze wzmacniaczy wstępnych i wspólnego oscylatora 280 kHz. Schemat blokowy układu przedstawiono na rysunku 1.

Rys. 1. Schemat blokowy układu TS2012

W układzie TS2012 przyjęto różnicową konfigurację wejść i wyjść, co korzystnie wpłynęło m.in. na uzyskanie wysokiego współczynnika tłumienia zmian napięcia zasilającego PSRR ( Power Supply Rejection Ratio ), tłumienia szumów wspólnych, a także ułatwiło współpracę z popularnymi przetwornikami audio DAC z wyjściami różnicowymi. Specjalny blok wejściowy umożliwia cyfrowe ustawianie wzmocnienia wzmacniaczy wstępnych. Wykorzystywane są do tego dwa wejścia G0 i G1, których opis przedstawiono w tabeli 1. Linie wejściowe G0 i G1 są podciągane do masy wbudowanymi rezystorami 300 kΩ. Pozostawienie ich bez podłączenia jest równoważne podaniu stanu niskiego.

Tab. 1. Ustawianie wzmocnienia układu TS2012 za pomocą linii G0 i G1

G1	G0	Wzmocnienie [dB]	Wzmocnienie [V/V]
0	0	6	2
0	1	12	4
1	0	18	8
1	1	24	16

Typowe schematy aplikacyjne układu TS2012 przedstawiono na rysunku 2. Do wykonania w pełni użytecznego wzmacniacza stereofonicznego niezbędne są jedynie kondensatory blokujące zasilanie. Kondensatory wejściowe są opcjonalne, mogą być stosowane na przykład do ograniczania pasma od dołu. Częstotliwość graniczna jest obliczana z typowej zależności dla filtru jednobiegunowego przy przyjęciu oporności wejściowej równej typowo 30kΩ. W urządzeniach, w których głośniki znajdują się względnie daleko od wyprowadzeń wzmacniacza (ponad 5 centymetrów) może wystąpić zwiększona emisja zakłóceń elektromagnetycznych. W takich przypadkach wskazane jest instalowanie filtrów wyjściowych LC. Typowe rozwiązanie przedstawiono na rysunku 2b. Generalna jednak jest zasada taka, aby głośniki były dołączane jak najkrótszymi przewodami.