集成音頻功放IC應(yīng)用于BTL方法探討與實驗
發(fā)布時間:2007/8/20 0:00:00 訪問次數(shù):2116
BTL(Bridge-Tied-load)意為橋接式負(fù)載。負(fù)載的兩端分別接在兩個放大器的輸出端。其中一個放大器的輸出是另外一個放大器的鏡像輸出,也就是說加在負(fù)載兩端的信號僅在相位上相差180°。負(fù)載上將得到原來單端輸出的2倍電壓。從理論上來講電路的輸出功率將增加4倍。BTL電路能充分利用系統(tǒng)電壓,因此BTL結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于低電壓系統(tǒng)或電池供電系統(tǒng)中。在汽車音響中當(dāng)每聲道功率超過10w時,大多采用BTL形式。BTL形式不同于推挽形式,BTL的每一個放大器放大的信號都是完整的信號,只是兩個放大器的輸出信號反相而已。用集成功放塊構(gòu)成一個BTL放大器需要一個雙聲道或兩個單聲道的功放塊。但是并不是所有的功放塊都適用于BTL形式,BTL形式的幾種接法也各有優(yōu)劣、下面藉助于制作實驗,對各種接法逐一介紹。實驗中用到的功放集成塊有LM1875,LM3886,TDA1514,LM4766。由于個人比較偏好于LM4766的音色,且其他IC的應(yīng)用雜志上也多有介紹。因此以LM4766的BTL應(yīng)用為例。
圖1所示是LM4766的第一種BTL應(yīng)用接法。輸入信號從LM4766放大器B的同相輸入端輸入,R6,R4,C2是其負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。放大器A的反相輸入端信號經(jīng)過R9從放大器B的輸出端引入。并被R9,R1,C1分壓。同時R1,C1,R3鵬又是放大器A的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)C6端輸入信號為V,放大器B的增益為PB=(R4+R6)/R4,B的輸出端電壓為PB*V。放大器A的輸入是經(jīng)過分壓的,分壓系數(shù)為
R1/( R9+R1),在電路中一般取R9=R6,R4=R1。因此分壓系數(shù)為1/PB,放大器A的反相輸入信號亦為
V,其增益為-(R4+R6)/R4,R3一般等于R6,所以A的增益為-PB*V。在負(fù)載上得到的輸出為此兩信號的迭加,即2PB*V。但是在此種形式的應(yīng)用中存在著影響音效的環(huán)節(jié)。首先是R9必須嚴(yán)格等于R6,否則這一誤差將會被A的放大系數(shù)所放大,使A和B的輸出信號幅度相差很多。其二由于A的負(fù)反饋中C1的存在,A的輸出在相位上并不會完全與B的輸出相差180°。這是HI-FI玩家最忌諱的事。在實際制作與聆聽中也發(fā)現(xiàn),電路的輸出在定位與層次感上,的確是讓人糊涂。但此電路不論是空載,還是無輸入信號或輸入信號的信號源內(nèi)阻很大,電路皆能正常工作。而且額外增加的元器件僅一電阻而已。穩(wěn)定簡單是此電路的特點。
圖2所示是LM4766的第二種BTL應(yīng)用接法。A作為反相放大器,B作為同相放大器。A的增益為-R17/R1,B的增益為(R4+R6)/R4,可取適當(dāng)?shù)闹凳苟咴鲆嫦嗟取S捎贏、B放大器的輸入信號在相位上是絕對相等的,經(jīng)過放大后相位即使有延遲,但只要延遲的相位相等,迭加后也不會存在相位混亂的問題。此電路的適應(yīng)性很不理想。因為它對輸入信號源的要求很高。信號源必須在電路上電前加入,而且內(nèi)阻要足夠小。在不接入信號源時,A作為跟隨器將會輸出一直流電壓損壞喇叭。當(dāng)信號源內(nèi)阻太大時,A的放大系數(shù)會變小。此種接法適用于在電路中加有低輸出電阻的前級的電路系統(tǒng)中。
圖3所示是LM4766的第三種BTL應(yīng)用接法。電路中加有一塊NE5532。它改善了圖2接法中的不穩(wěn)定性。NE5532的放大器 A11
為電壓跟隨器,A27為反相器。因此,LM4766的兩個同相放大器的輸入是反相的,它們的輸出亦是反相的。在All中使用了C7電容,應(yīng)此在A11的輸出中是不含直流分量的,所以A27可采用直流負(fù)反饋,這使得
A27 的輸出與 A11
的輸出正好相差180°,因而不存在圖1所說的相位延遲問題。同時由于NE5532的輸出內(nèi)阻是相當(dāng)小的,它又解決了圖2中不穩(wěn)定的問題。只是電路中增加了一塊IC,使電路的復(fù)雜程度有所提高。
作者對以上三種方法,分別用美國國家半導(dǎo)體的LM1875,LM3886,LM4766和飛利浦TDA1514做了測試。
首先是LM1875。LM1875最高電壓可達(dá)±30V,輸出電流可達(dá)3A最大輸出功率30W。無過流和溫度保護(hù)電路。在NS給出的Datasheet中,它并沒有推薦BTL應(yīng)用方法。應(yīng)用于圖1接法時,聲音有點飄的感覺。在圖3中當(dāng)拔掉音頻輸入端子,喇叭中有禿禿的聲音,證實它在自激。三種電路輸出功率可達(dá)80W左右。
然后以圖3方式,對LM3886和TDA1514做了一番比較。
TDA1514最大供應(yīng)電壓是!30V,當(dāng)正負(fù)電壓之差超過60V時,集成塊會很容易損壞。當(dāng)負(fù)載是8Ω時,最大電壓為±28V,推薦用±24V。LM3886最大供應(yīng)電壓是±42V,當(dāng)負(fù)載是8Ω時推薦用±35V,負(fù)載是4Ω時推薦用±28V。電源供應(yīng)電流最好不要小于5A。如果電流不夠,將會引起電壓波動,不能真實反映BTL的輸出功率。測試時,信號源采用正弦波發(fā)生器,調(diào)整它的幅度直到出現(xiàn)削波失真為止。散熱片要足夠大以免出現(xiàn)溫度過流保護(hù)動作。
TDA1514應(yīng)用于BTL方式時必須小心謹(jǐn)慎,否則容易自激。在每個放大器輸出端必須用一個1/4W、10Ω電阻與0.047pF電容串連到地。反饋電阻(一般是27kΩ到33kΩ)減小到20k見以減小增益。喇叭用8Ω的。TDA1514內(nèi)部有限流保護(hù)和最大功率限制電路,最大輸出電流大
BTL(Bridge-Tied-load)意為橋接式負(fù)載。負(fù)載的兩端分別接在兩個放大器的輸出端。其中一個放大器的輸出是另外一個放大器的鏡像輸出,也就是說加在負(fù)載兩端的信號僅在相位上相差180°。負(fù)載上將得到原來單端輸出的2倍電壓。從理論上來講電路的輸出功率將增加4倍。BTL電路能充分利用系統(tǒng)電壓,因此BTL結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于低電壓系統(tǒng)或電池供電系統(tǒng)中。在汽車音響中當(dāng)每聲道功率超過10w時,大多采用BTL形式。BTL形式不同于推挽形式,BTL的每一個放大器放大的信號都是完整的信號,只是兩個放大器的輸出信號反相而已。用集成功放塊構(gòu)成一個BTL放大器需要一個雙聲道或兩個單聲道的功放塊。但是并不是所有的功放塊都適用于BTL形式,BTL形式的幾種接法也各有優(yōu)劣、下面藉助于制作實驗,對各種接法逐一介紹。實驗中用到的功放集成塊有LM1875,LM3886,TDA1514,LM4766。由于個人比較偏好于LM4766的音色,且其他IC的應(yīng)用雜志上也多有介紹。因此以LM4766的BTL應(yīng)用為例。
圖1所示是LM4766的第一種BTL應(yīng)用接法。輸入信號從LM4766放大器B的同相輸入端輸入,R6,R4,C2是其負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。放大器A的反相輸入端信號經(jīng)過R9從放大器B的輸出端引入。并被R9,R1,C1分壓。同時R1,C1,R3鵬又是放大器A的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)C6端輸入信號為V,放大器B的增益為PB=(R4+R6)/R4,B的輸出端電壓為PB*V。放大器A的輸入是經(jīng)過分壓的,分壓系數(shù)為
R1/( R9+R1),在電路中一般取R9=R6,R4=R1。因此分壓系數(shù)為1/PB,放大器A的反相輸入信號亦為
V,其增益為-(R4+R6)/R4,R3一般等于R6,所以A的增益為-PB*V。在負(fù)載上得到的輸出為此兩信號的迭加,即2PB*V。但是在此種形式的應(yīng)用中存在著影響音效的環(huán)節(jié)。首先是R9必須嚴(yán)格等于R6,否則這一誤差將會被A的放大系數(shù)所放大,使A和B的輸出信號幅度相差很多。其二由于A的負(fù)反饋中C1的存在,A的輸出在相位上并不會完全與B的輸出相差180°。這是HI-FI玩家最忌諱的事。在實際制作與聆聽中也發(fā)現(xiàn),電路的輸出在定位與層次感上,的確是讓人糊涂。但此電路不論是空載,還是無輸入信號或輸入信號的信號源內(nèi)阻很大,電路皆能正常工作。而且額外增加的元器件僅一電阻而已。穩(wěn)定簡單是此電路的特點。
圖2所示是LM4766的第二種BTL應(yīng)用接法。A作為反相放大器,B作為同相放大器。A的增益為-R17/R1,B的增益為(R4+R6)/R4,可取適當(dāng)?shù)闹凳苟咴鲆嫦嗟。由于A、B放大器的輸入信號在相位上是絕對相等的,經(jīng)過放大后相位即使有延遲,但只要延遲的相位相等,迭加后也不會存在相位混亂的問題。此電路的適應(yīng)性很不理想。因為它對輸入信號源的要求很高。信號源必須在電路上電前加入,而且內(nèi)阻要足夠小。在不接入信號源時,A作為跟隨器將會輸出一直流電壓損壞喇叭。當(dāng)信號源內(nèi)阻太大時,A的放大系數(shù)會變小。此種接法適用于在電路中加有低輸出電阻的前級的電路系統(tǒng)中。
圖3所示是LM4766的第三種BTL應(yīng)用接法。電路中加有一塊NE5532。它改善了圖2接法中的不穩(wěn)定性。NE5532的放大器 A11
為電壓跟隨器,A27為反相器。因此,LM4766的兩個同相放大器的輸入是反相的,它們的輸出亦是反相的。在All中使用了C7電容,應(yīng)此在A11的輸出中是不含直流分量的,所以A27可采用直流負(fù)反饋,這使得
A27 的輸出與 A11
的輸出正好相差180°,因而不存在圖1所說的相位延遲問題。同時由于NE5532的輸出內(nèi)阻是相當(dāng)小的,它又解決了圖2中不穩(wěn)定的問題。只是電路中增加了一塊IC,使電路的復(fù)雜程度有所提高。
作者對以上三種方法,分別用美國國家半導(dǎo)體的LM1875,LM3886,LM4766和飛利浦TDA1514做了測試。
首先是LM1875。LM1875最高電壓可達(dá)±30V,輸出電流可達(dá)3A最大輸出功率30W。無過流和溫度保護(hù)電路。在NS給出的Datasheet中,它并沒有推薦BTL應(yīng)用方法。應(yīng)用于圖1接法時,聲音有點飄的感覺。在圖3中當(dāng)拔掉音頻輸入端子,喇叭中有禿禿的聲音,證實它在自激。三種電路輸出功率可達(dá)80W左右。
然后以圖3方式,對LM3886和TDA1514做了一番比較。
TDA1514最大供應(yīng)電壓是!30V,當(dāng)正負(fù)電壓之差超過60V時,集成塊會很容易損壞。當(dāng)負(fù)載是8Ω時,最大電壓為±28V,推薦用±24V。LM3886最大供應(yīng)電壓是±42V,當(dāng)負(fù)載是8Ω時推薦用±35V,負(fù)載是4Ω時推薦用±28V。電源供應(yīng)電流最好不要小于5A。如果電流不夠,將會引起電壓波動,不能真實反映BTL的輸出功率。測試時,信號源采用正弦波發(fā)生器,調(diào)整它的幅度直到出現(xiàn)削波失真為止。散熱片要足夠大以免出現(xiàn)溫度過流保護(hù)動作。
TDA1514應(yīng)用于BTL方式時必須小心謹(jǐn)慎,否則容易自激。在每個放大器輸出端必須用一個1/4W、10Ω電阻與0.047pF電容串連到地。反饋電阻(一般是27kΩ到33kΩ)減小到20k見以減小增益。喇叭用8Ω的。TDA1514內(nèi)部有限流保護(hù)和最大功率限制電路,最大輸出電流大
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