TPA6132A2正相单端放大器电路设计

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TI 提供的TPA6132A2，因为其100dB 的高信噪比，0.01%的低失真度，出色的消除POP 声的能力，以及极高的性价比，在手机等移动设备中，得到了广泛的应用。
         
        由于移动设备芯片的集成度的提高，越来越多的芯片组选择了单端的连接方式作为耳机通道的输出。
         
        TPA6132A2 同时提供了差分，以及单端反相放大的连接方式。但由于一些应用，例如需要配合其他播放设备使用，对于输出的相位有严格的要求，因此需要以正向的单端放大器的连接方式连接TPA6132A2。
         
        本文将讨论TPA6132A2 的正向单端放大器的连接方法，以及需要注意的事项。
       
         
        1.TPA6132A2 简介
        TPA6132A2 是TI 推出的DirectPath 系列的立体声耳机放大器，由于集成了Charge Pump，提供了负电源，因此能够输出参考地的无直流分量的输出波形，使得放大器不再需要大体积的输出隔直电容。
         
        TPA6132A2 作为一个全差分输入的耳机放大器，提供了极高的共模抑制比以及电源抑制比，因此能够达到极低的噪声输出水平。
         
        对于单端的连接，可以简单的将INL+和INR+接地，输入信号由INL-和INR-接入。此时TPA6132A2 构成了反相放大电路，输入的直流偏置为0V，直接由INL/R+供给，因此可以节省一对耦合电容并且由于播放中，耳机的左右声道互相参考，因此同时被反相的两个声道保持同向。所以在TPA6132A2 的手册中，TPA6132A2 将反相放大电路作为了示例。
         
        而在实际的应用中存在一些场景，存在非独立参考的相位，此时声波在空间会存在一定的抵消现象，因此一些设计，即使是使用耳机也希望采用DAC 输出的原始相位。因此本文讨论并提供了正确的正相放大器的接法。
         

       

         
        图一 TPA6132A2 单端反相放大器
         
        2. TPA6132A2 正相放大器原理
        a.TPA6132A2 内部原理
         
        TPA6132 集成了放大电路的反馈网络，根据G0, G1 管脚的配置，会使能不同的反馈网络阻值，来得到不同的放大倍数。SGND 用于连接耳机左右声道地线所共用的FM 电感，用于消除电感阻抗上左右声道归地电流引起的窜扰。
         

       

         
        图二 TPA6132A2 内部反馈网络构成
         
        b.TPA6132A2 正相放大器连接方法
        因为耳机对于放大器直流分量过于敏感，且HPVSS 并不完全对称与VBAT，因此需要引入直流反馈来减小输出的直流分量，因此需要将INL-和INR-通过一个直流反馈电容接地。
         
        而由于前端芯片输出一般都有较高的直流分量，因此需要在INL+和INR+端接入隔直电容。
         

       

         
        图三 TPA6132A2 单端正相相放大器
         
        由于正向输入脚和反相输入脚的阻抗均相等，因此隔直电容和直流反馈电容可以选择相同的容量，大小等于：其中fc 为系统的转折频率，一般取值小于20Hz，而Rin 可参考下表中的阻值。
         

       

         
        表一 不同增益下Rin 的阻值
         
        3. 正相单端放大器使用注意事项
        a.输入电容和反馈电容的选择和噪声抑制
         
        因为输入电容和反馈电容在低频的容抗会计入反馈网络，因此不匹配的电容会降低相应频段的共模抑制
        比，所以在实际应用中可以选择：
        1.精度高的电容作为输入及反馈电容，这样容抗能够极大的接近，减小对于共模抑制比的影响；
        2. 容量更大的电容作为输入及反馈电容，这样即使两颗电容容量存在差异，但由于容抗相对于反馈电阻网络较低，因此也能减小对于共模抑制比的影响。
         
        b.直流反馈电容的接地点
       
        由于移动式设备集成度高，因此很难规划严格的回地电流，所以在实际的布线中需要考虑归地电流对于电路的影响。一般选择前级芯片的模拟接地点作为直流反馈电容的接地点，因为输入信号以及反馈能够参考同样的地，因此地线上拾取的噪声能够被放大器共模抑制消除。