TPA6132A2正相单端放大器电路设计

摘要

TI 提供的TPA6132A2，因为其100dB 的高信噪比，0.01%的低失真度，出色的消除POP 声的能力，以及极高的性价比，在手机等移动设备中，得到了广泛的应用。由于移动设备芯片的集成度的提高，越来越多的芯片组选择了单端的连接方式作为耳机通道的输出。

TPA6132A2 同时提供了差分，以及单端反相放大的连接方式。但由于一些应用，例如需要配合其他播放设备使用，对于输出的相位有严格的要求，因此需要以正向的单端放大器的连接方式连接TPA6132A2。

本文将讨论TPA6132A2 的正向单端放大器的连接方法，以及需要注意的事项。

1. TPA6132A2 简介

TPA6132A2 是TI 推出的DirectPath 系列的立体声耳机放大器，由于集成了Charge Pump，提供了负电源，因此能够输出参考地的无直流分量的输出波形，使得放大器不再需要大体积的输出隔直电容。

TPA6132A2 作为一个全差分输入的耳机放大器，提供了极高的共模抑制比以及电源抑制比，因此能够达到极低的噪声输出水平。对于单端的连接，可以简单的将INL+和 INR+接地，输入信号由INL-和INR-接入。此时TPA6132A2 构成了反相放大电路，输入的直流偏置为0V，直接由INL/R+供给，因此可以节省一对耦合电容并且由于播放中，耳机的左右声道互相参考，因此同时被反相的两个声道保持同向。所以在TPA6132A2 的手册中TPA6132A2 将反相放大电路作为了示例。而在实际的应用中存在一些场景，存在非独立参考的相位，此时声波在空间会存在一定的抵消现象，因此一些设计，即使是使用耳机也希望采用DAC 输出的原始相位。因此本文讨论并提供了正确的正相放大器的接法。

图一 TPA6132A2 单端反相放大器

2. TPA6132A2 正相放大器原理

A. TPA6132A2 内部原理

TPA6132 集成了放大电路的反馈网络，根据G0, G1 管脚的配置，会使能不同的反馈网络阻值，来得到不同的放大倍数。SGND 用于连接耳机左右声道地线所共用的FM 电感，用于消除电感阻抗上左右声道归地电流引起的窜扰。

图二 TPA6132A2 内部反馈网络构成

B. TPA6132A2 正相放大器连接方法

因为耳机对于放大器直流分量过于敏感，且HPVSS 并不完全对称与VBAT，因此需要引入直流反馈来减小输出的直流分量，因此需要将INL-和INR-通过一个直流反馈电容接地。而由于前端芯片输出一般都有较高的直流分量，因此需要在INL+和INR+端接入隔直电容。

图三 TPA6132A2 单端正相相放大器

由于正向输入脚和反相输入脚的阻抗均相等，因此隔直电容和直流反馈电容可以选择相同的容量，大小等于：

其中fc 为系统的转折频率，一般取值小于20Hz，而Rin 可参考下表中的阻值。 

表一 不同增益下Rin 的阻值

3. 正相单端放大器使用注意事项

a. 输入电容和反馈电容的选择和噪声抑制

因为输入电容和反馈电容在低频的容抗会计入反馈网络，因此不匹配的电容会降低相应频段的共模抑制比，所以在实际应用中可以选择：

1. 精度高的电容作为输入及反馈电容，这样容抗能够极大的接近，减小对于共模抑制比的影响;

2. 容量更大的电容作为输入及反馈电容，这样即使两颗电容容量存在差异，但由于容抗相对于反馈电阻网络较低，因此也能减小对于共模抑制比的影响。

b. 直流反馈电容的接地点

由于移动式设备集成度高，因此很难规划严格的回地电流，所以在实际的布线中需要考虑归地电流对于电路的影响。一般选择前级芯片的模拟接地点作为直流反馈电容的接地点，因为输入信号以及反馈能够参考同样的地，因此地线上拾取的噪声能够被放大器共模抑制消除。