Wzmacniacz klasy D cz2.PDF

P O D Z E S P O Ł Y

część 2

cjach ujawnia siÍ najwaøniejsza zaleta

wzmacniaczy impulsowych - bardzo

wysoka sprawnoúÊ energetyczna, dziÍki

ktÛrej moøna znacznie wyd³uøyÊ czas

øycia baterii zasilaj¹cych. Dla przyk³a-

du, w†najnowszym telefonie firmy No-

kia 5510 ( fot. 6 ) zastosowano stereofo-

niczny wzmacniacz impulsowy o†mocy

2x500mW i†úredniej sprawnoúci 90%,

ktÛry moøe pracowaÊ przy napiÍciu za-

silania 3V. Jest to nieco zmodyfikowa-

W†drugiej czÍúci artyku³u

przedstawiamy przegl¹d

rozwi¹zaÒ scalonych

wzmacniaczy

klasy†D†dostÍpnych

na rynku. Ze wzglÍdu na

wygodÍ stosowania skupiliúmy

siÍ na najnowoczeúniejszych

uk³adach, przede wszystkim

tych, w†ktÛrych zintegrowano

stopieÒ steruj¹cy

z†koÒcÛwk¹ mocy.

Fot. 6.

ny wariant wzmacniacza TPA2001D2

firmy Texas Instruments, dostarczany

w†obudowie ChipScale (ok. 4x4mm)

z†wyprowadzeniami BGA. Zastosowanie

w†to miejsce liniowego wzmacniacza

audio nie by³oby moøliwe ze wzglÍdu

na znacznie wiÍksze straty w†struktu-

rze, co wymaga³oby zastosowania do-

datkowego ch³odzenia i†obudowy

o†wiÍkszych wymiarach.

Niestety, w†wielu przypadkach ja-

koúÊ düwiÍku odtwarzanego przez

wzmacniacze pracuj¹ce w†klasie D†nie

jest zadowalaj¹ca, co zachÍci³o kilka

firm do badaÒ, ktÛre zakoÒczy³y siÍ

spektakularnymi sukcesami. Napiszemy

o†nich za miesi¹c.

Rys. 7.

Klasyczna klasa D

ZasadÍ dzia³ania klasycznych

wzmacniaczy mocy pracuj¹cych w†kla-

sie D przedstawiliúmy w†pierwszej czÍú-

ci artyku³u (EP1/2002). Metoda wzmac-

niania sygna³u audio w†ten sposÛb jest

prosta, lecz - jak to zwykle bywa -

nie pozbawiona istotnych wad. Najpo-

Zasada dzia³ania wzmacniaczy pra-

cuj¹cych w†klasie D†nie ulega³a przez

wiele lat zbyt istotnym zmianom. Pro-

ducenci skupiali siÍ przede wszystkim

na tym, øeby zwiÍkszyÊ czÍstotliwoúÊ

prÛbkowania sygna³u analogowego, co

umoøliwia³o przesuniÍcie dokuczliwych

dla s³uchu zak³ÛceÒ i†zniekszta³ceÒ po-

za pasmo s³yszalnych czÍstotliwoúci. In-

nym klasycznym nurtem rozwoju tej

grupy wzmacniaczy by³a optymalizacja

ich parametrÛw do stosowania w†torach

niskotonowych, do ktÛrego to celu na-

daj¹ siÍ doskonale. Obecnie jednym

z†najistotniejszych obszarÛw stosowania

wzmacniaczy impulsowych pracuj¹cych

w†oparciu o†klasyczne mechanizmy opi-

sane jako ìklasa Dî s¹ wszelkiego ty-

pu urz¹dzenia przenoúne: telefony ko-

mÛrkowe, notebooki, palmtopy, radiote-

lefony, a†takøe odtwarzacze MP3, walk-

many itp. To w³aúnie w†takich aplika-

Rys. 8.

Elektronika Praktyczna 2/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Elektronika Praktyczna 2/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów wybranych wzmacniaczy audio klasy D.

Na żółto zaznaczono wzmacniacze pracujące w sposób klasyczny, na zielono wzmacnia−

cze, w których zastosowano udoskonalone techniki przetwarzania sygnału.

Oznaczenie Rodzaj Maksymalna Pasmo Współczynnik Napięcie Spraw−

Producent

układu układu moc wyjścio− przeno− zniekształceń zasilania ność

wa [W] szenia dla mocy

[Hz] maks. [%]

[V] [%]

TA1101

ZKM

2x10

20...22k

0,04

Tripath

TA2020−020 ZKM

2x10 (2x20) 20...22k

0,03 (5)

13,5

Tripath

TA2022

ZKM

20x90 (1x100) 20...22k

0,1 (1)

±12...±35

Tripath

TA0102A

SKM

2x150 (500) 20...22k

0,1

±28...±49

Tripath

TA0103A

SKM

2x250 (900) 20...22k

0,1

±35...±60

Tripath

TA0104A

SKM

2x500 (1k) 20...22k

0,05

±55...±92

Tripath

Rys. 9.

TA2021

ZKM

2x20

20...20k

0,1

13,5

Tripath

TA2024

ZKM

2x15

20...20k

13,5

Tripath

siÍ zminimalizowaÊ lub wrÍcz usun¹Ê,

czego doskona³ym przyk³adem s¹

wzmacniacze serii TPA2000, TPA2001

oraz TPA3000 produkowane przez Te-

xas Instruments, ktÛre s¹ przystosowa-

ne do pracy bez filtrÛw zewnÍtrznych.

Przyk³ad aplikacyjny takiego wzmacnia-

cza pokazano na rys. 8 .

MoøliwoúÊ zrezygnowania z†filtru

wyjúciowego LC uda³o siÍ uzyskaÊ in-

øynierom Texas Instrumets dziÍki zasto-

sowaniu zmodyfikowanego sposobu za-

silania g³oúnikÛw, ktÛry pokazano na

rys. 9 . Wykorzystano tutaj naturaln¹

w³aúciwoúÊ ludzkiego s³uchu, polegaj¹-

c¹ na t³umieniu sygna³Ûw o†wyøszych

czÍstotliwoúciach - czyli po prostu fil-

tracji dolnoprzepustowej. Zniekszta³cenia

powstaj¹ce w†wyniku zasilania g³oúni-

kÛw sygna³em prostok¹tnym lokowane

s¹ znacznie powyøej 20kHz, ktÛra to

czÍstotliwoúÊ jest uwaøana za granicz-

n¹ dla ludzkiego s³uchu.

PrzesuniÍcie takie z†jednoczesnym

znacznym obniøeniem poziomu genero-

wanych zak³ÛceÒ by³o moøliwe dziÍki

ograniczeniu natÍøenia pr¹du przep³y-

waj¹cego przez g³oúnik. Jak widaÊ na

rys. 9†w†stanie spoczynku (bez sygna³u

na wejúciu) g³oúnik jest zasilany krÛt-

kimi szpilkami pr¹dowymi, ktÛrych

czÍstotliwoúÊ wynosi (w przypadku

TPA2001D1) aø 250kHz. Wraz ze

wzrostem (lub maleniem poniøej zera)

amplitudy sygna³u wejúciowego wype³-

nienie impulsÛw zmienia siÍ, powodu-

j¹c zmianÍ úredniej wartoúci pr¹du

przep³ywaj¹cego przez g³oúnik.

Jakkolwiek pomys³ firmy Texas Instru-

ments uproúci³ praktyczne stosowanie

wzmacniaczy klasy D, to ich parametry

nadal nie by³y do przyjÍcia dla audiofili.

O†tym, jak sobie poradzili z†tym produ-

cenci uk³adÛw napiszemy za miesi¹c.

Andrzej Gawryluk, AVT

TA3020

SKM

2x350 (2x300) 20...22k

1 (0,1)

±15...±65

Tripath

DDX2000/ SKM+

2x45

10...22k

10...36

Apogee Tech.

DDX4000

ZKM

+ DDX2060

DDX2000/ SKM+

2x45

10...22k

10...36

Apogee Tech.

DDX4000

ZKM

+ DDX2060

PS9604

SKM

−

Pulsus

PS9702

SKM

−

Pulsus

LX1720

SKM

2x10

10...20k

10...36

Linfinity (MicroSemi)

LM4651+

ZKM+

135

10...6k

±11...±22

National

LM4652

SKM

Semiconductor

LM4663

ZKM

2,1

b.d.

4,5...5,5

National Semiconductor

TPA005D12 ZKM

2x2

20...20k

0,5

4,5...5,5

Texas Instruments

TPA005D14 ZKM

2x2

20...20k

0,2

4,5...5,5

Texas Instruments

TPA032D01 ZKM

20...20k

0,5

8...14

Texas Instruments

TPA032D02 ZKM

20...20k

0,5

8...14

Texas Instruments

TDA7480

ZKM

7 (10)

b.d.

1 (10)

±10...±16

STM

TDA7481

ZKM

18 (13)

b.d.

1 (10)

±10...±25

STM

TDA7482

ZKM

25 (18)

b.d.

1 (10)

±10...±25

STM

TDA7490

ZKM

2x25 (50) 10...14,5k

±10...±25

STM

TDA7490L

ZKM

2x15 (28) 10...14,5k

±10...±25

STM

TPA032D03 ZKM

20...20k

0,5

8...14

Texas Instruments

TPA032D04 ZKM

2x10

20...20k

0,5

8...14

Texas Instruments

TPA2000D1 ZKM

20...20k

2,7...5,5

Texas Instruments

TPA2000D2 ZKM

2x2

20...20k

0,4

4,5...5,5

Texas Instruments

TPA2000D4 ZKM

2x2

20...20k

3,7...5,5

Texas Instruments

TPA2001D1 ZKM

20...20k

0,4

2,7...5,5

Texas Instruments

TPA2001D2 ZKM

2x1

20...20k

0,5

4,5...5,5

Texas Instruments

TPA3000D1 ZKM

20...20k

0,1

8...18

Texas Instruments

ML6552

ZKM

20...32k

3...10

Microlinear

ZXCD1000

SKM

20...20k

0,2

12...18

Zetex

SA07

ZKM

200

20...42k

5...40

Apex

MAX4295

ZKM

2x2

20...20k

2,7...5,5

Maxim

MAX4296

ZKM

2x2

20...20k

2,7...5,5

Maxim

MAX4297

ZKM

2x2

20...20k

2,7...5,5

Maxim

Uwagi: ZKM − oznacza wzmacniacz zintegrowany z końcówką mocy

SKM − oznacza sterownik końcówki mocy

Podane wartości parametrów zaczerpnięto z dokumentacji producenta.

waøniejszymi wadami wzmacniania syg-

na³Ûw za poúrednictwem modulacji

PWM s¹:

KoniecznoúÊ stosowania kosztownych

tranzystorÛw mocy przystosowanych

do pracy impulsowej. Parametr ten

jest nabiera znaczenia zw³aszcza wte-

dy, gdy czÍstotliwoúÊ prÛbkowania

jest wysoka (powyøej 1MHz).

KoniecznoúÊ stosowania na wyjúciu

wzmacniacza dolnoprzepustowych fil-

trÛw LC przystosowanych do obci¹-

øeÒ wysokopr¹dowych (przyk³ad po-

kazano na rys. 7 ). Ich zadaniem jest

usuniÍcie sygna³u prÛbkuj¹cego i†jego

harmonicznych z†sygna³u audio. Wraz

ze wzrostem czÍstotliwoúci malej¹ co

prawda wymiary (i ciÍøar!) d³awikÛw,

ale roúnie ich cena, co czÍsto jest

powaønym argumentem podczas dobo-

ru elementÛw.

Dodatkowe informacje

Wysokie wymagania jakoúciowe dotycz¹-

ce p³ytek drukowanych i†sposobu pro-

jektowania rozmieszczenia úcieøek na

nich, co w†wielu przypadkach ma nega-

tywny wp³yw na moøliwoúÊ wprowadze-

nia urz¹dzenia do masowej produkcji.

CzÍúÊ z†tych niedogodnoúci, przede

wszystkim zwi¹zanych z†koniecznoúci¹

stosowania filtrÛw wyjúciowych uda³o

Prezentowany w artykule zestaw wzmacniacza au-

dio z uk³adem ZXCD1000 udostêpni³ nam do testów

dystrybutor firmy Zetex - firma Eurodis, tel. (71) 301-

04-00, wroclaw@eurodis.com.pl.

Dodatkowe informacje s¹ dostêpne w Internecie

pod adresem www.zetex.com oraz na p³ycie CD-EP1/

2002B.

Noty katalogowe wiêkszoœci uk³adów zawartych

w tab. 1 publikujemy na p³ycie CD-EP2/2002B.

Elektronika Praktyczna 2/2002

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: