TI高性能音頻運算放大器OPA1622的設計技巧

迎九

“TI音頻運算放大器有很長的歷史，例如30多年前的OPA2604、2134，之后有OPA627，近幾年出現了主打Hi-Fi功能的OPA1612.OPA1612目前是流行產品，2015年中國市場上很多做Hi-Fi智能手機、智能平板、播放器、智能耳放的廠家使用了它。TI高精度運算放大器產品線市場工程師周穎稱?！辈贿^，TI工程師發現真正做Hi-Fi音樂的商家并不止步于OPA1612?！癘PA1622的產品失真率很低，但是驅動能力不是很強。所以，很多方案都會用兩個芯片并聯來驅動，很多客戶希望下一代產品能有更強的驅動力。另外希望有更低功耗，性能更高。”周穎介紹了剛剛推出的音頻運算放大器OPA1622及其性能改良方法。

OPA1622提升了專業和便攜式音頻的性能

OPA1622是TI Burr-BrownTM Audio產品線家族中的新成員，也是OPA1612的升級產品。新的。PA1622提供高達150mW的高輸出功率，以及在10mW功率下-135dB的極低失真，從而為專業音頻設備提供高性能。OP1622的小尺寸、低功耗和低失真可為頭戴式耳機放大器、智能手機、平板電腦和USB音頻數模轉換器（DAC）等便攜式設備提供高保真音頻

OPA1622的四個特點及設計方法

1.如何提高音頻質量。熟知音頻的人知道，總體諧波失真和噪聲（THD+Noise）是很重要的參數，很多音頻設計師調此參數來評測音頻質量。當負載為32Ω、輸出功率為10mW時，入耳可以聽到的范圍是0.1～10mW之間。之所以選擇32Ω，是因為耳機阻抗是32 Ω。在這兩個條件下，THD值是-135dB。如果把噪聲加進去，又把輸出功率推到更高的層次，在輸出的最大功率為150mW功率的條件下，THD+N值是-118.7dB。

這是如何實現的呢？具體地，圖1是該產品一個通道原理圖，深色表示的是兩級放大器，一個是輸入級，一個是輸出級。之所以這款產品把音頻質量推向了更高，關鍵是輸入和輸出特別的設計。這給運放帶來的優勢有三點：首先運放有非常高的開環增益A_OL，高開環增益意味著低輸入失真，這就表示運放的輸出失真也很低。其次它的輸入級是單輸入級，大多數傳統運放輸入級都不是單輸入級，例如OPA16P2是雙輸入級，因此所消耗的功耗會較多。再有輸出級專門為了改進驅動能力做了特別設計。

2.優化高保真便攜式音頻設備。方法是提高電源抑制比。電源抑制比（PSRR）是指產品功放對電源帶進來的噪聲或不想要的信號的抑制能力。電源抑制比越高，不想要的信號便會更多更強地被抑制，最終得到的信號就會更干凈。PA1622有個特別的引腳（GND），它和芯片內部的補償電容直接相連（圖2）。

3.消除了爆破音。這是因為OPA1622有個使能引腳，可以使OPA1622在低功耗或者正常水平時操作。低功耗時也就是它的功耗小于5mA時，它基本是關閉的。因此客戶可以讓運放工作在完全關閉或開啟的狀態，進行使能控制?！坝捎谶@款產品內部有這個特別的設計，當運放通過使能端開啟或關閉時是聽不到爆破音的?！爱斢脩舸髦鷻C，把運放關閉和開啟時會聽到短暫的聲音，因為那時候電頻不一樣，用戶會聽到瞬變音，而TI內部則做了專門的設計把這個聲音去掉了?！敝芊f指出。

4.獨特的引腳分配簡化了設計，并提升了失真性能。TI芯片是由幾位不同的音頻人員設計的，他們都是音頻愛好者，經常自己在家研究芯片。包括他們家里的音響設備都是自己用各種芯片做的。所以他們從追求高音質的用戶角度出發，在芯片的布局布線上做了突破性的改進——采用對稱的內部布局（圖3右），可減少內部寄生現象，并消除高輸出功率和低頻段下的由于器件不對稱發熱引起的失真，因此使原來這種運放因為器件的發熱導致的失真不復存在。