Napięcie sygnału wejściowego TPA3118D2: zakres i ustawienia

Pytanie

jakie powinno być napięcie sygnału wejściowego układu TPA3118D2

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Typowy poziom sygnału wejściowego dla TPA3118D2: ok. 1 Vrms (line‑level) – to wartość używana w platformie ewaluacyjnej TI przy wzmocnieniu 26 dB. (ti.com)
• Użyteczny zakres: około 0,2–2 Vrms w zależności od ustawionego wzmocnienia (20/26/32/36 dB). Powyżej ~2 Vrms ryzykujesz przesterowanie i zbliżenie do elektrycznych limitów wejść. [Wyprowadzenia wejściowe są spolaryzowane na ~3 V, absolutny zakres napięcia na pinach IN to –0,3…6,3 V.] (ti.com)

Kluczowe punkty:

• Wejście jest różnicowe i wymaga sprzężenia AC (kondensator na IN+ i IN–). (ti.com)
• Impedancja wejściowa zależy od zysku: 60/30/15/9 kΩ dla 20/26/32/36 dB. (ti.com)
• Zasilanie PVCC: 4,5–26 V; wyższe PVCC oznacza niższe wymagane Vin dla tej samej mocy przy stałym zysku. (ti.com)

Szczegółowa analiza problemu

• Zysk (gain) TPA3118D2 ustawiasz skokowo poprzez dzielnik na pinie GAIN/SLV: 20/26/32/36 dB, co odpowiada ~10/20/40/63 V/V. To determinuje czułość wejścia. (ti.com)
• TI w pomiarach PLIMIT dla EVM przyjmuje wejście 1 Vrms i gain 26 dB – to praktyczna wskazówka, że 1 Vrms jest nominalnym poziomem wejściowym. (ti.com)
• Szacowanie wymaganej amplitudy wejściowej do pełnego wysterowania (przed clippingiem) dla PVCC ≈ 24 V (w trybie BTL):
  • Maksymalne Vout,rms ≈ PVCC/√2 ≈ 17 Vrms (wnioskowanie na podstawie pracy mostkowej klasy D).
  • Z tego: Vin,rms ≈ Vout,rms/G. Zatem orientacyjnie:
    • 20 dB (10 V/V): ~1,7 Vrms
    • 26 dB (20 V/V): ~0,85 Vrms
    • 32 dB (40 V/V): ~0,42 Vrms
    • 36 dB (63 V/V): ~0,27 Vrms
      To wartości obliczone (inżynierska estymacja), faktyczny limit może być mniejszy, jeśli aktywny jest PLIMIT lub jeśli uwzględnisz spadki na stopniu wyjściowym. (ti.com)
• Limity elektryczne wejść: piny INxx mają bias ~3 V i absolutny dopuszczalny zakres –0,3…6,3 V. Przy sprzęganiu AC praktyczny szczyt sygnału względem biasu nie powinien przekraczać ok. 3,3 Vpeak (~2,3 Vrms), dlatego bezpiecznie trzymaj się ≤2 Vrms. (ti.com)
• Wejścia muszą być sprzęgnięte pojemnościowo; zalecane wartości kondensatorów zależne od zysku (dla zachowania fC ≈ 1,6–1,9 Hz): 1,5 µF (20 dB), 3,3 µF (26 dB), 5,6 µF (32 dB), 10 µF (36 dB). (ti.com)

Aktualne informacje i trendy

• Nota katalogowa rodziny (rev. G) pozostaje aktualnym punktem odniesienia; TI promuje nowszy, zgodny funkcjonalnie TPA3128D2 (m.in. niższe prądy spoczynkowe), ale zasady doboru poziomu wejścia są analogiczne. (ti.com)

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Impedancja wejściowa maleje ze wzrostem zysku, więc wraz z kondensatorem sprzęgającym tworzy filtr górnoprzepustowy. Zbyt mała pojemność obetnie bas (pilnuj fC ≤ ~2 Hz). (ti.com)
• TPA3118D2 nie ma AGC; ograniczanie odbywa się przez układ PLIMIT (wirtualna szyna ~4×V(PLIMIT)). Jeśli PLIMIT jest ustawiony, pełna moc zostanie osiągnięta przy mniejszym Vin. (ti.com)

Aspekty etyczne i prawne

• Brak specyficznych wymogów prawnych dla poziomu sygnału; standardy bezpieczeństwa dotyczą głównie emisji EMI i zgodności EMC układu klasy D w urządzeniu końcowym.

Praktyczne wskazówki

• Dla źródeł konsumenckich (PC/telefon/DAC 2 Vrms): ustaw gain 20–26 dB.
• Dla słabszych źródeł (np. 0,2–0,5 Vrms): gain 32–36 dB.
• Dla wejścia single‑ended podłącz IN– do GND przez taki sam kondensator jak na IN+ (symetria stałoprądowa) i prowadź masę „cicho”. (ti.com)
• Stosuj zalecane pojemności sprzęgające z tabeli, dobre dielektryki (niski upływ). Biegun kondensatora elektrolitycznego podłącz stroną „+” do pinu IN (bias 3 V). (ti.com)

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Maksymalny praktyczny poziom wejścia ogranicza nie tylko „absolute max” pinów, ale też wybrany zysk i ustawienie PLIMIT – zbyt duży Vin spowoduje clipping pomimo zgodności z limitem 6,3 V na pinie. (ti.com)

Sugestie dalszych badań

• Zapoznaj się z przewodnikiem EVM i notą „Guidelines for Measuring Audio Power Amplifier Performance” – ułatwiają prawidłowy pomiar czułości i THD+N. (ti.com)

Krótkie podsumowanie

• Celuj w 1 Vrms na wejściu (26 dB gain) – to „bezpieczna” baza zgodna z praktyką TI. Dostosuj zysk do poziomu źródła: wyższy gain dla słabszych sygnałów, niższy dla mocnych (2 Vrms). Pamiętaj o sprzęganiu AC i że piny wejściowe mają bias 3 V oraz limit –0,3…6,3 V. (ti.com)

Jeśli podasz konfigurację gain, PVCC i typ źródła, policzę dokładną czułość i dobiorę elementy (kondensatory sprzęgające/tłumik na wejściu).