2015 TI 音频创新日 (12) 低功率放大器介绍

大家好，我是上海这边的 FAE，Eric 然后这个 Section 主要是给大家介绍一下 TI 在便携式就是小功率的功放这一块 主要是针对像消费类的这一类 就是 portable 的一些应用上面 TI 在便携式的小喇叭功放这一块 主要就是一些产品的话 主要是包括 class AB, class D, class G 三类 所以它的品种是非常齐全的 然后功率范围 主要是针对 portable 应用 在 5 W 以下 就是 1.45 W 到 3.24 W 这样一个范围 然后 它的 D 类功放的效率非常高 然后像 class G 会有一些，像电池供电过来 跟那边有一些自带的 Boost 会到 5.5 V 或 5.75V 这样几个类型，然后后面就是说 针对它的输入级 可能有一些全差分的一个输入结构 然后还有单端的 然后因为在消费类应用的话 可能都是电池供电的 所以它的 standby 电流 跟它的 shutdown 电流都是非常的低 还有一些就是说辅助的一些功能 比如说在 2012、2013 就是会带一些 AGC、DRC 的功能 还有一些就是 I2C 的 program，主要是配置一些 Gain 然后一些 AGC 的一些 adapt time 还有 release time 等等这些软件可配置的 后面还有一些就是我们的音量增益控制 就是说我们会有一些附加功能在这里面 在某些 class D 里面会有这些 后面就是说针对手机或者说平板这种 就是说体积要求非常高的这个应用 我们在小功率这一块，就是说它的封装会有很多的选择 就 wCSP 封装， 还有 BGA、QFP 然后它的最小可以到 1.2 平方毫米 这就是 TI 总的一个就是说，便携式小功率喇叭 就是一个功放的主要的特点 然后后面的话主要是针对 就是说 classAB class D class G 三种功放的一个介绍 然后针对不同的功率，首先就是大家可以看到 就是说这是一个产品的一个 plow fellow 然后这个命名也是非常的 就是可以看到这个命名，就是看后面两位就可以 很容易看到它是属于哪一个类型 比如说你可以看到像 005D1 D1, D 就是它的属于 class D 类型 然后 1 就是它是一个单声道模式 像这个 D2 就是一个立体声，这是立体声 这边你看它是 A ，它的类型就是 class AB 的这种 然后 A1 就是一个声道的 然后纵轴的话，我们可以就是说从 1W 到 3W 就是分类就是比较齐全 然后后面这一块的话，主要是介绍一下 就是我们内部带 Boost 的 就是我们在有时候电池供电的话 它喇叭的声音还不是很响 就是我们可以要加一些 class G 的功能 主要是在这几个 然后我们在接下来会就是说针对每一块 然后我们主推的一些产品，大概给大家介绍一下 首先是针对 class D 这一块 就是说我们单声道的这种 class D 大家看到就是说，主要是可能比较大 就是可以分两大类，就是 2028 这一块 就是 D1 这一个，它是带 I2C 可配置的 所以它会有一些特殊的功能就是带 AGC DRC 这个功能 它的增益也是可配置的 就是从 -28 dB 到 30 dB 这样一个范围 后面像 2011 2010 2006 05 它的输入都是一个全差分的结构 然后它的增益都是通过外部的电阻来配置 所以可以看到它们的 PSRR 都会比较高 它的静态电流 shutdown 会比较低 到0.1 封装的话，像 2011 可以支持 1.2 到 1.2 的这个 wCSP 封装 这是非常小的一个封装，可以在手机里面或者平板用到 这个就是刚才说的带 I2C 配置的 然后它的 2028 的一个，就是单通道的 class D 然后这边，你可以看到一个 smartgain 这个功能 smartgain 这个功能的话，它就是说 它里面带有一个 limiter 的一个 AGC 的功能 就带 DRC 的一个 AGC 模块 然后 AGC 的 attack release 然后 hold on 的时间都是通过 I2C 来配置 然后它里面还有一个固定的 Gain 这个增益也是可以通过 I2C 来灵活的配置 所以它的一个 Gain 的配置是非常灵活的，通过 I2C 然后还有就是说 它的输出，就是说如果你的 就是说它的也是 filter free 的一个无电感设计 主要的特点在这个地方 后面一张 slice 主要是讲它的一个内部基本结构 就是刚才讲的比较多的，像它也支持 就是它有一个硬件和一个软件的关断 然后输入级是一个全差分的一个结构 然后这边有一个动态，就带 DRC 的 AGC 功能 这边是一个可调的 -28 到 30 dB 的可调固定增益 这边就是说 2011 10 05 06 一系列的 它的功率就是从大到小 主要的，可以看到就是说 这个 slice 是它们那个内部结构 就说这个结构是比较简单的 因为它内部没有一个 I2C 可以控制逻辑编程的能力 它的增益控制都是通过外部的这个电阻来配置 因为这个前端是一个全差分的结构 所以它的共模抑制比会做的非常高 所以它的输入级是可以 就是说如果说电阻匹配度非常好的话可以 输入级是不需要带一些电容的 不需要加一个隔直电容 后面的话，你这个差分的也可以 就是说根据你前端输出的是不是，也可以这个单端的 也可以接差分的输入 它的静态电流是非常低的，就是1.8到 2.8 mA 的静态电流 这是它的 就是说这四个器件基本上是，内部结构基本差不多 只是功率相差，就是 1.4 到 3.24 这样一个范围 然后唯一的一个小的区别就是说 在 2006 跟 2011 这两个器件里面 它会支持 1.8 V 的一个 shutdown的电平逻辑 因为在有的像手机里面应用 它 AB 这边输出来就是一个 1.8V 的供电逻辑 如果在像 2010 或 2015 这里面，可能就是说 如果说电池供电的话，肯定到 2 V 以上 所以 1.8V 的逻辑电平是不能够给它 shutdown 这一块主要是讲两款 重点介绍一下这个带立体声的双通道的一个 class D 的一个方案 主要是 2012 跟 2008，然后它的功率是 2.1 W 和 3 W 两款 然后看到就是 2012 的供电 它的那个范围比 2008 的范围更宽 2.5 V 到 5.5 V 这样一个很宽的供电范围 所以说在电池供电的情况下 就是说在电压低的情况还是可以用的 然后它封装也比较小 这边是它的一个产品介绍 这边是它内部的一个基本框图 这还是比较简单的 因为它的 Gain 配置是通过两个 IO 口来灵活配置的 就是说可能它也没有带 I2C 它也不需要外部接一些电阻 它主要通过逻辑电平来控制，然后可以灵活的控制 这两个圈也是一个独立的一个可关断 如果说你不是在一个立体声的模式下 也可以说做两路的 class D 的方案时候 也可以去做 就说可以用两路 就是说左路和右路的 shutdown 它都是独立的，相对独立而言的 这边的话，主要是一个快速的启动 其实前面介绍的那几个单声道也是一个快速启动的能力 就是说你在 shutdown 的时候 到 active 的时候这个时间需要足够的短 这个是支持 3.5ms 的一个快速启动能力 然后这个是我们 2008 2008 它的的前端这边可能控制跟刚才不一样 2012 可能是通过两个逻辑电平 IO 口来控制 然后这边是一个 DC 直流电压 来控制它前端的 Gain 它前端是一个全差分的输入结构 就是说其实这边的话，其实前面就是说也没有提到 其实特别需要 Highlight 的就是 其实我们的 class D 大部分都是带有 我们的过温或短路保护 然后这一款的话，它带有一个就是欠压保护 它的保护功能会做的比较强一点 它还有一个 Highlight 就是 它初级会有一个内置的输出滤波 前面主要是讲普通的 class D 单 channel 的 还有一个就是立体声的 这些常见的一些料号，后面主要是介绍一下 class G 现在主要是分两类，一个就是我们 5.5 V 的那一级的 还有一个 5.75 的，就是 2080 2025 还有 2015、2013 这边的话，可以看到它的输出功率 就是两点几瓦 ，一点几瓦 像 2025 和 2015，它内部带有一些 AGC 的功能 然后它是带有一个smart gain，就是保护喇叭的 智能的一个 AGC 功能，这后面都会讲到 像这边还有 2015 跟 2013 ，都是一个 pin to pin 的方案 后面具体来介绍一下 像这个 2080 的话，它是手机上前面用的非常多 然后它是内部带有一个 Boost，然后它是 5.75 V 的一个 Boost 它的输出功率可以到 2.7 W 输入级是一个全差分的 它的 Gain 是不能配置的，是一个固定的 20dB 的 Gain 然后 2025 的话，它是它内部带有一个 AGC 的功能 然后它还会监控它的电池电压 根据电池电压的不同 来动态的调节这个 AGC 当前的 Gain 可以达到一个目的，就是说当我的电池电压很低的时候 我的 Gain 就是说不要让它 就是说你放音乐的时候不要让它以很大的 gain 输出 那这样的话，可以延长一下我们电池的使用时间 这边都是像它跟它一样的，它内部的那个 5.75 V 都是 就是 5.75 V 的Boost 下面就是讲就是 TPA2015 跟 2013 这两款可能就是 它的 AGC 功能可以更强大一点 然后它的内部 Boost 就是到 5.5 V 像 2013的话，它可能的 Boost 电压是可配的 因为它内部是有一个电路在里面 然后可以根据你现在要求的，需要的电压来配置 像 2015 的话就是说,它跟 2080 的区别就是说 前端的这个 Gain，它也是可以配置 刚才是 10dB 这边是可以有几档，通过这个引脚的状态接不同的电阻 或者说它悬空的时候，这个 Gain 是不同的 它有一个像 smart Gain 这样一个带喇叭保护的一个智能 AGC 在正常工作的时候，它可以自动的去完成一个 AGC 的功能 然后，当我的功率非常大的时候 这个时候就会去通知这个 Boost converter，把这个 Boost 打开 这时候就是一个高压的 5.5 V 给到我的这个 H 桥这边 如果说我当前的声音音量比较小 这个时候，它就会把这个给 bypass 掉 这边就直接接到那个电源电压下面 当我的电池电压很低的时候 就刚才前面说的 就是说为了延长一下我们的电池使用时间 这时候它也会把 AGC 的 Gain 自动降低 这边还有一个 Highlight 就是说这边的像 2015 这个 AGC 它前端的固定增益 它也是通过 AGC 这个地方来自由的配置 它这边相当于两级的 Gain 配置 然后还有带有电池的一个 track 的功能 还包括一个功率级的一个保护 这边还忘了说一点 就是说当我的那个输出电压很高的时候 这边可以 就说不光是我的电池电压很低，然后我的输出电压很高 当我的这个输出的功率已经超过我这个喇叭 就是说你设置这个值的时候 可能会损害我这个喇叭的时候 它也会自动去降低我的 AGC 功能 所以这个 AGC 的功能是非常强大，在 2015 这块 2013 的话，可能就 它也是跟这个一样的 就是说它的 Gain 是可配置的 像它唯一跟它的唯一区别，可能是它的 Boost 电压 它是内部可调，有一个 FB 的反馈引脚 你可以通过外部电阻去可调一下 就是去调节你想要输出的这个 Boost 电压 这边的 VDD 电压可能更低 1.8V 的这个供电电压 这个就是 2015 ，就是说在手机里面 就是说 class D 就说在手机用得非常多，就这个 2015 最后就是跟大家介绍一下 就是我们的 class AB 的这个方案 class AB 的方案就是说在更小功率里面 我们不需要 classD 这种类型的功放 我们 class AB 也可以来用了 就说为了保证我们更好的这种 THD 这些性能 我们可以看到，就是说我们 TI 在这一块的话 可能有就是说 6203 05 04 这三款 都是基本，其实没有画出来，其实都是 pin to pin 的 然后这边的功率从我们 1.25 W 到 3.1 W 都是整个范围的涵盖 我们的 PSRR 除了这个 0211 以外，都可以达到 85 dB 以上 最关键的就是，我们知道 class AB 相对 class D来说 它的静态电流有可能不配 就是说可能不能做的那么小 我们的 class AB 也是会做的非常的小 像 2005 跟 2003 都可以得到1.7 mA shutdown 的就是0.1，0.01μA 这样一个级别 它封装类型就是 QFN 这种很小的封装 OK, 然后这一块主要是介绍一下， class AB 这块 因为它的结构比较简单 它不需要那个 class D 的一个 PWM 调制模块 然后输出接 H 桥 所以它的结构是非常的简单 然后就是说它一个差分的结构，就是全差分的结构 这个跟我们前面的那个 classD 2005 2006 那个前端的结构是非常像的 就是说通过外部电阻来配置它的 Gain 输入可以不要电容，就是如果它的匹配度很好的话 它的 CMRR 可以做的非常高 然后这边其实都差不多 这个 6211 的话，它的功率可以做得非常高了 它最小的那个喇叭头上可以到 3Ω 这个级别 然后就是 620X 主要是 03 就是那当然后面那几个 03 04 05 然后这边它都是 pin to pin 的 其实有的封装不一定都有 但这个 DRD 这种封装 QFP 的，它都是有的 都是 pin to pin 的 像这个就比较简单了 这边都一样 差分输入的，然后电池电压可以到 1 到 2.5 V ，1.7 W 这边可能就是放在前面，class D那边也有 就是说 1.8V 的一个逻辑电平的关断 这个是比较早的一个 TPA0211 这边它是一个单端或者说单端的一个输入 4Ω 一个喇叭支持，这边其实大部分都一样 这边主要是，前面所讲的 主要是给大家介绍一下 就是说 TI 在低功率的，我们喇叭驱动的 就是功放这一块，主要是有哪些 最后一页 Slice 的话，主要是介绍一下 就是 TI 在这一块能够提供哪些东西 就是前期的 Research 阶段 比如说我们有一些 Audio Selection Tools，就是前面所讲的 像 subsystem 的 block diagram 也可以去找 然后像我们的这样中间 就是我们在评估的时候，可以通过我们的 EVM 板 我们提供一些免费的软件 还有一些网上可以找到一些 Traning 的视频，大家都可以去做 后期的话，我们可以一些有原理图、 example 后面有一些 Traing 的支持 我这边就就结束了