跳到主要内容

AN-CM-216类D音频放大器

内容

术语和定义

ACMP.模拟比较器模块
ADC模拟到数字转换器
CNT.柜台
d延迟
LC.电感器和电容器
PWM.脉冲宽度调制
vref.电压参考

参考

对于相关的文件和软件,请访问:

https://www.dialog-seminile.com/configurable-mixed-signal.

下载我们的免费格林帕克设计师软件[1]打开.gp文件[2]并查看所提出的电路设计。使用格林帕克开发工具[3.]在几分钟内将设计冻结到您自己的定制IC中。yabo国际娱乐对话框半导体提供完整的应用程序笔记库[4.]具有设计示例以及对话框IC中的功能和块的说明。

  1. GreenPak Designer软件,软件下载和用户指南,对话框半导体yabo国际娱乐
  2. AN-CM-216类D音频放大器.GP,GreenPak设计文件,对话半导体yabo国际娱乐
  3. GreenPak开发工具,GreenPak开发工具网页,对话框半导体yabo国际娱乐
  4. GreenPak应用笔记,GreenPak应用笔记网页,对话框半导体yabo国际娱乐
  5. SLG46140V,数据表,对话半导体yabo国际娱乐

介绍

在此应用笔记中,我们将使用一个对话框格林帕克SLG46140V以创建类D音频放大器。D类放大器采用模拟音频信号,将其转换为数字PWM信号,然后滤除PWM信号以重新捕获模拟信号,以更大的幅度进行更大的体积。

输入和输出信号

图1显示此应用笔记中使用的输入和输出信号。从iPhone耳机插孔中的模拟波以0 V为中心,具有1-2 v之间的幅度。我们需要通过我们的模拟信号处理模拟信号格林帕克'ADC(模拟到数字转换器),但是格林帕克ADC只能将正值从50 MV转换为1200 mV。这意味着我们需要做的第一件事就是将600 MV DC偏移量添加到输入信号。输入信号的幅度保持相同,但现在以600 mV为中心,如步骤2所示图1

图1:D类音频放大器的不同阶段的时序图

我们可以通过向我们的电路添加串联电容和电阻分压器来做到这一点,如图2所示图2。推出的电压格林帕克'S PIN3为1.2 V,这意味着进入PIN6的波形将居中约0.6 V.我们将讨论如何在其中创建1.2 V轨道格林帕克设计部分。

格林帕克通过PIN6接收的电压并将其转换为几种不同的PWM信号,该信号在引脚9-12上输出。这些信号用于控制所配置为H桥的4个MOSFET的栅极。为了最大化扬声器上的电压电位,PFET0和NFET1同时导通,并且PFET1和NFET0同时打开。

要重新创建模拟输入信号,我们将一对LC滤波器添加到H桥的两侧。两个过滤器的输出连接到扬声器终端。

图2:电路图

我们希望截止频率为20kHz,因为这是人类听力的上部范围。我们以4Ω测量扬声器阻抗,并使用这些值来计算我们的LC滤波器所需的电容和电感。

GreenPak设计

图3:GreenPak设计

我们需要做的第一件事格林帕克设计是创建1.2 V轨以帮助将600 MV偏移量添加到我们的输入信号。我们通过配置VREF块来完成此操作,以便将ACMP0阈值输出到PIN3。我们将ACMP0的阈值设置为1200 mV,如图所示图5.

图4:VREF属性
图5:ACMP0属性

PIN6通过600 MV偏移接收模拟输入信号。信号通过X1的增益通过PGA,然后通过ADC转换为8位值。同时,CNT2 / DLY2配置为8位纹波计数器,其时钟线连接到格林帕克'25 MHz环形振荡器。CNT2的计数值在255开始,每次时钟时,计数值都会递减。当CNT2计算255个时钟时,它滚动到255并继续倒计时。DCMP0 / PWM0块用于生成PWM输出,以便当ADC值大于CNT2值时,DCP0 / PWM0块输出高,如图所示图6.。这意味着当PIN6处的模拟电压越高时,ADC将输出更大的8位数,并且DCMP的输出脉冲长度将更长。

图6:相对于ADC值的PWM输出

DCMP0 / PWM0块的输出通过一些断开的电路发送,以确保我们的外部H桥正常工作。我们希望确保PFET0和NFET0永远不会同时打开,这将使我们的电源很短。同样,我们从不想要PFET1和NFET1同时打开。

我们使用延迟块,DFF和边缘检测器来创建断开的电路。当DCMP0的输出变为高电平时,由2位LUT1和2位LUT0组成的上升沿检测器用于重置DFF5,其关闭NFET0和PFET1。500 ns后来,Dly0时钟POR通过DFF4,这将打开NFET1和PFET0。当DCMP0输出下降边缘时,相同的时序发生在逆时。

图7:断开的输出

当H桥的对侧同时进行时,可以将全电源电压输送到扬声器。

图8:PFET0和NFET1正在开启
图9:PFET1和NFET0正在开启

LC滤波器平滑输出以创建较少的波涛汹涌的信号,从而重建原始音频波形。

结果

在以下示波器波形中,通道连接到以下信号:

通道1(黄色) - 从3.5 mm音频插孔的输出

通道2(蓝色) - PIN6(ADMAM_IN)

通道3(粉红色) - PIN9(NFET1)

通道4(深蓝色) - 顶部LC滤波器的输出

我们用262 Hz SineWave测试了我们的电路,该电路对应于“中间C”的音符正如你可以看到的那样图10.,模拟信号信号从音频插孔输出具有600 MV DC偏移量。在图10.,我们断开了格林帕克销9-12降低开关噪声。

图10:系统输入是262 Hz Sine Wave(中间C)

如果我们启用引脚9-12并放大,我们可以在SineWave中的不同点看到PIN9变化的占空比。我们也遇到了一些开关噪音。这显示在图11.图12., 和图13.

图11:70%输出占空比,模拟≈700mv
图12:50%输出占空比,模拟≈550mv
图13:30%输出占空比,模拟≈400mV

图14.,当我们缩小退出时,您可以看到输入波形已被我们的电路放大,输出与输入相同。要听到放大器的动作,请观看连接到此应用笔记的视频。

图14:放大输出

结论

在此应用中,我们创建了一个具有对话框的D类放大器格林帕克SLG46140V和一些无源外部部件。我们创建了一个直流偏移,以准备要由此处理的输入信号格林帕克在输出上使用带有一对LC滤波器的H-Bridge来重新创建输入信号。

由于这种设计仅使用SLG46140V内的大约一半的数字逻辑资源,因此设计人员可以使用其余的逻辑块来为设计添加更多功能。