Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wydajniejsze wzmacniacze audio dzięki śledzeniu obwiedni

ghost666 02 Maj 2016 20:17 2094 1
  • Kluczowym aspektem tworzenia wzmacniacza audio , np. w aplikacji mobilnej jest dostarczenie odpowiedniego napięcia zasilania. Zasilając układ z pojedynczego akumulatora litowego często wykorzystuje się, np. przetwornice impulsowe typu boost do podniesienia napięcia zasilania dla wzmacniacza audio. Wykorzystanie przetwornicy impulsowej jest kompromisem pomiędzy oszczędnością energetyczną a jakością audio. Napięcie, z wykorzystaniem przetwornicy, powinno być podniesione do poziomu, który zapewni, że układ nie będzie nigdy przesterowany i nie zostaną wprowadzone do sygnału audio zniekształcenia, a jednocześnie rozwiązanie takie zapewni odrobinę wyższą moc szczytową wzmacniacza. Jednakże przez większość trwania sygnału audio ma on niewielką amplitudę, co oznacza, że napięcie musi odkładać się na elementach aktywnych wzmacniacza, co przekłada się na zwiększenie mocy strat - marnowanie mocy w układzie. Czy nie można spróbować pogodzić zatem wysokiej wydajności energetycznej i dobrej jakości sygnału audio?

    Jeśli zasilacz - przetwornica impulsowa - jest w stanie dostosowywać poziom napięcia do wymagań w danej chwili czasu, to odpowiedź na powyższe pytanie brzmi: Tak. W poniższym materiale opiszemy założenia zasilania systemu audio, który pozwala na osiągnięcie jednocześnie wysokiej mocy chwilowej i jakości sygnału przy uczynieniu całego systemu audio możliwie wydajnym energetycznie.

    Działanie układu opiera się na dostosowaniu poziomu napięcia zasilania do aktualnych wymagań co do amplitudy wyjściowej sygnału (czyli mocy wyjściowej). W momencie, gdy na wzmacniacz trafia sygnał wymagający większej mocy wzmacniacza, przetwornica w zasilaczu zwiększa napięcie zasilania, a gdy amplituda sygnału wejściowego do wzmacniacza ponownie spada, to zasilacz redukuje napięcie zasilania. Dynamiczne dostosowywanie napięcia zasilania wzmacniacza audio opiera się na śledzeniu obwiedni sygnału audio. Prezentowany na rysunku 1 referencyjny projekt systemu zasilania Texas Instuments pozwala na śledzenie obwiedni sygnału audio i dostosowywanie zasilania wzmacniacza audio od 5,5 V do 11,75 V przy zasilaniu układu z pojedynczego ogniwa litowego.

    Wydajniejsze wzmacniacze audio dzięki śledzeniu obwiedni
    Rys.1. Referencyjny projekt systemu zasilania wzmacniacza audio z zaimplementowanym układem śledzenia obwiedni sygnału.


    Kluczowym aspektem śledzenia obwiedni sygnału jest pomiar amplitudy sygnału wejściowego. Do tego celu wykorzystano w systemie niedrogi wzmacniacz operacyjny OPA4377. Jest to układ wyposażony w wyjścia rail-to-tail, którego zadaniem w systemie jest generacja sygnału będącego obwiednią sygnału podawanego na prawy i lewy kanał wzmacniacza audio. Sygnał ten wykorzystany jest do kontroli tranzystora, który kontroluje napięcie wyjściowe z przetwornicy typu boost TPS61088. Przetwornica oparta o ten układ scalony zasila wzmacniacz z pojedynczego ogniwa litowego i dostarcza do wzmacniacza ponad 20 W mocy.

    W porównaniu do tradycyjnych rozwiązań, które opierają się o ustalenie stałego poziomu napięcia wyjściowego z przetwornicy zasilającej wzmacniacz wyjściowy, śledzenie obwiedni sygnału audio umożliwia dynamiczną zmianę napięcia zasilającego końcówkę mocy w systemie audio, kosztem dodania jedynie kilku elementów pasywnych oraz pojedynczego wzmacniacza operacyjnego do układu. Dynamiczna zmiana napięcia zasilającego wzmacniacza pozwala na ogromne oszczędności mocy w układzie, co przekłada się m.in. na dłuższy czas pracy na baterii.

    Śledzenie obwiedni sygnału można też rozważyć w kontekście innych aplikacji. Czy macie jakieś pomysły, gdzie takie rozwiązanie by się sprawdziło?

    Źródło: http://e2e.ti.com/blogs_/b/fullycharged/archive/2016/03/24/make-your-audio-amplifier-more-efficient-with-envelope-tracking?LZA=ikc_fvlwkc_557032


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • #2 03 Maj 2016 00:40
    Macosmail
    Poziom 33  

    Znane jest to z klas zwanych G i H, ale czy są z tego aż takie "ogromne" oszczędności w przypadku klasy D (wspomniano o aplikacjach mobilnych) to sprawa bardzo dyskusyjna. Poza tym szybkość zmian napięcia zasilania raczej wyklucza znaczne, a nawet małe (z punktu widzenia zwykle stosowanych) pojemności na szynie zasilającej. W ogóle ciężko jest mi wyobrazić sobie sprawne działanie takiego układu bez linii opóźniającej analogowej czy bufora na liczbę próbek w przypadku audio cyfrowego.