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TI音频运算发大器“不发烧”的对称美
文章来源:永阜康科技 更新时间:2018/2/8 14:24:00

当T台上的不规则图形备受赞扬,引领时尚潮流的时候,对称的精妙之美正在推动着科技的进步。如同鸟瞰故宫才能体会对称之美,在享受耳机所带来的震撼音效时,我们才能体会到音频运放布局的对称美。

长时间工作的电子器件都会面临散热的问题,传统音频运放布局通常左右两边是不对称的,所以,工程师们通常为左右不同的散热方式而大伤脑筋。如下图所示,传统的运放布局的两双路运放设计是一个运放朝左,一个运放朝右,而且芯片内部不是对称放置。这样当工作芯片发热时,它的热不是对称着热的,在音频界如果器件不对称发热会使器件产生失真。

如何既要保证整体功耗低,又要保证器件能够在正常工作时避免“发烧”呐?TI的一众音频发烧友们打造 OPA1622音频运算放大器,采用新的运放布局及引脚,对称的内部布局消除了由于器件不对称发热引起的失真,优化了印刷电路板的布局,解决了由于运放布局不对称产生的散热不均衡的问题。

如上图所示,传统的运放由于不对称发热引起的失真会体现在这部分低频时,就会有很大的THD+N的值。这部分对于真正爱好音频和追求极致音质的人来说这是绝对不能接受的,因为他会听到谐波一直发声。OPA1622特别的设计使得两个运放在内部就被设置好了,当发热时这个影响就会被消除掉。

OPA1622的布局是差分放大器的布局,外面把电阻、电容都接好了,可以看到所有的器件拜访都是对称式的,而且也不用绕来绕去,就接在反馈回路上,这样的干净、简洁又非常清楚的TCP的布局对工程师来说很方便而且也可以消除内部的寄生现象。

当你戴着耳机,把运放关闭和开启时你是否会听到短暂的不相关声音?这种现象是由于电频不一样而产生的瞬变。这就是音频运算放大器中的爆破音,如果你真的认真研究过爆破音,百度上一堆经验告诉你如何降低爆破音对音频信号的影响。TI OPA1622音频运算放大器之所以可以消除音频中的爆破音,它的使能Pin脚功不可没,就可以使OPA1622在低功耗或者正常水平时操作。这个特别的Pin脚(GND),它和芯片内部的补偿电容直接相连,使得电源抑制比大大提高。电源抑制比是指产品功放对电源带进来的噪声或不想要的信号的能力。在高频音频信号中,不需要的信号随着音频放大器的工作也正在增大,从而需要更多的能耗来抑制住不被需要的信号。“低功耗时也就是它的功耗少于5mA的这时候,它基本是完全关闭的”周颖表示,“由于它内部有个特别的设计,当运放通过使能端开启或关闭时是听不到爆破音的,一般也没有耳机拥有这种运放功能。”

(TI高精度运算放大器产品线 市场工程师周颖)

现在市场上的便携式耳机样式繁多,有人独爱入耳式的小巧玲珑,也有人偏爱头戴式的极致音质。根据耳机的不同种类,驱动负载也有所不同,它所需要的驱动电流或输出功率要求也是不一样。600欧姆就会比30欧姆更难驱动,因为它需要被更强的电流来驱动。很多运放的输出级是不需要做这样专门设计的,就不会考虑到这一点,一旦所需的驱动能力越拉越长之后,这种普通运放,就会出现非线性,非线性最终体现在THD+N里,从而就会有各种各样的谐波,导致你的THD+N值不理想。

一般,耳机在高频环境下是容性的阻抗,可以大到300pF,一般的音频设计师为了能够保证电路稳定,在运放输出端和耳机之间会加个电阻,这个电阻可以使稳定性提高,但这个电阻会使耳机的音质受到影响。对此,OPA1622提高了驱动容性负载能力,强到大于600pF。耳机一般容性负载是300pF,所以,OPA1622这样的驱动能力已经可以远远满足用户驱动各式各样耳机的需求,并且中间并不需要驱动电阻来保持电源稳定性。看似仅仅是少了一个电阻,但在却对音质产生了巨大的影响。

一枚小小的引脚改变,一次运放布局的调整,看似那么简单的过程,却从此让音质发生了巨大的改变。

 
 
 
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