Ampli TPAdiy [Classe-D TPA3251D2 ou 3255D2]

[alka]

retour a l'étage d'entrée avec deux choix a faire

1. tension single ou dual pour opa1632 ? Le schéma exposé plus haut pour l'opa1632 est utilisé par TI pour l'étage d'entrée du TAS5100. L'OPA1632 y est alimenté en single voltage +12V. La pin Vocm est laissé "en l'air" et donc Vocm devient d'office 12/2=6V.
Donc alimenté en single, l'opa1632 a son propre "bias" et les deux capas de 10µF (C66 et C69) sont nécessaires pour protéger la source.
Les capas de liaison entre l'OPA et le TPA3251 restent nécessaires aussi, rapport au bias du TPA.
Ca fait donc 2 capas sur chaque signal au lieu d'une.
bof. C'est un brin plus compliqué car il faut faire le -12V, mais ma préférence va au dual supply.


2.OPA1632 attaqué en direct par la source ou AOPs en buffer ?
Tres souvent l'opa1632 est précédé d'aops (opa1611, 1612 ou des opa2134) en topologie ampli d'instrumentation.
Utile en entrée sym ou asym (IN- au GND)


Le bénéfice principal invoqué est l'amélioration de la CMRR et le réglage du gain. Je n'ai pas trouvé de données chiffrées jusqu'à trouver une doc de hypex qui utilise aussi cette topologie. http://www.hypex.nl/docs/appnotes/gain_appnote.pdf où il y a un début d'explication.
La CMRR est améliorée du gain de l'étage d'entrée en amont de l'OPA.
Or dans notre cas, on n'a pas besoin de gain vu qu'on entre déjà avec 2Vrms du DSPiy. Cet argument s'effondre.
Que reste t il d'autre en faveur de mettre des buffer ?

[thierryvalk]

Le buffer d'entrée permet aussi d'utiliser des résistances de relativement faibles valeurs pour l'OPA1632 ce qui est un peu mieux pour le bruit, mais d'un autre coté l'AOP en rajoute.

Et sans transition, l'alim symétrique ou double.
En double il y 2 régulateurs donc 2x plus de bruit non ?
Par contre point de soucis de bias vu qu'au 0V.
Je dis pas que c'est mieux en simple, mais faut voir.

Pour tes chiffres de gains, je pense qu'il faut voir le TPA en SE.
36V gain 10V/V soit 3.6V soit 1.3Vrms et vu que l'on ne va jamais à fond le 2 Vrms tient la route. (mais je peux me tromper)
Un classe-D c'est pas comme un AB, on peut avoir une saturation un peu moins violente, ce que TI intègre surement dans ses chiffres.

[alka]

j'aime pas voir deux capas sur le chemin du signal. Ca ne gene pas TI qui dans l'EVM du TAS5611, ou ils montrent comment exploiter OPA1632, met deux capas de 10µF electrochimiques ! ils ne savent dessiner que ça
Un régulateur négatif apportera un peu de bruit d'alim supplémentaire mais le psrr de tous ces chips concernés est très bon et je ne vois pas comme genant. Le bruit propre des aops ajoutés, oui aussi mais quand on voit que ce sont des opa2134 ou 1612 qui sont généralement utilisés, ça fait des buffer de luxe. Il faut dire que l'ampli lui meme a un bruit tellement faible qu'il faut que tout suive pour ne pas gacher.

Dommage que le bias du TPA ne soit pas accessible, il aurait pu etre injecté dans le Vocm de l'opa et éliminer le besoin de capas entre opa et tpa. Encore quelques progres a faire chez TI pour que les différents services se parlent.

Pour tes chiffres de gains, je pense qu'il faut voir le TPA en SE.
36V gain 10V/V soit 3.6V soit 1.3Vrms et vu que l'on ne va jamais à fond le 2 Vrms tient la route. (mais je peux me tromper)

là je suis sur de moi : en BTL les deux branches d'amplification concernées sont en opposition de phase. Si le max de chaque branche est de 36V, ou plutot 35.5Vp en gardant un drop de 0.5V dûs aux mosfets, alors le max en BTL est le double, soit 71Vpp.

2Vrms (5,7Vpp) en entrée différentielle deviennent 57Vpp en sortie BTL aux bornes du HP. C'est cohérent.

2Vrms tient la route. C'est 175W dans 4ohms qui est une betise. En meme temps c'est avec 10% de THD... dont acte. je me demande pourquoi les fabricants font ces annonces.

[alka]

edit : chez TI ya tout ce qu'il faut !
une appnote qui dit comment calculer le gain des amplis, en SE, BTL et fully differential. 14 pages, tout y est
http://www.ti.com/litv/pdf/sloa105a

[alka]

compte rendu de lecture :
* juste pour le signaler, gmarsh a changé son étage d'entrée : remplacé opa1612+OPA1632 par LM4562 + LME49724
La meme chose avec d'autres chips.

et il explique que le fait davoir des AOPs devant le symétriseur permet d'éviter des problemes de CMRR si l'impédance en entrée du symétriseur est différente sur son entrée IN+ et IN-, ce qui arrive si on y entre en asymétrique (IN+ a le dac alors que IN- est au GND).
Encore une fois, sans chiffrage du probleme, difficile de savoir s'il faut s'en préoccuper ou pas.

* Ils utilisent un thermal pad de 4mm d'épaisseur, ce qui permet de gagner de la place pour glisser des composants sous le dissipateur
c'est une idée. "H48-6G pad from digikey"

* DC protection. dans la datasheet.

9.4.2 DC Speaker Protection
The output DC protection scheme protects a connected speaker from excess DC current caused by a speaker
wire accidentally shorted to chassis ground. Such a short circuit results in a DC voltage of PVDD/2 across the
speaker, which potentially can result in destructive current levels. The output DC protection detects any
unbalance of the output and input current of a BTL output, and in the event of the unbalance exceeding a
programmed threshold, the overload counter increments until its maximum value and the affected output channel
is shut down. DC Speaker Protection is disabled in PBTL and SE mode operation

BTL est LA voie a suivre avec cet ampli

[thierryvalk]

Encore une fois, sans chiffrage du probleme, difficile de savoir s'il faut s'en préoccuper ou pas.

On rajoute une résistance de l'ordre de 150 ohm et le problème devrait être plus que limité.

[thierryvalk]

Dommage que le bias du TPA ne soit pas accessible, il aurait pu etre injecté dans le Vocm de l'opa et éliminer le besoin de capas entre opa et tpa.

On a tout de même AVDD du TPA qui ressort pour y mettre une capa de filtrage, peut-être simplement un diviseur par 2 sur ce AVDD pour attaquer le Vocm de l'OPA1632

[alka]

Dommage que le bias du TPA ne soit pas accessible, il aurait pu etre injecté dans le Vocm de l'opa et éliminer le besoin de capas entre opa et tpa.

On a tout de même AVDD du TPA qui ressort pour y mettre une capa de filtrage, peut-être simplement un diviseur par 2 sur ce AVDD pour attaquer le Vocm de l'OPA1632

on n'est pas sur que ce soit AVDD/2. je pencherai pour 3,5V plutot puisque l'entrée tolère 7Vpp.
Je me demandais aussi si on ne pouvait pas le recréer pour attaquer Vocm. Mais quid en cas d'erreur, même petite ? elle ne va se retrouver amplifiée en sortie d'ampli en continu ? je sais pas comment se comporte une entrée différentielle avec un bias incorrect.
Dans le doute, pas envie de jouer avec le feu.

[thierryvalk]

on n'est pas sur que ce soit AVDD/2. je pencherai pour 3,5V plutot puisque l'entrée tolère 7Vpp.

regarde page 22, ils parlent de +-3.9V (peak,max)

Je pense que leurs max absolus sont un peu pas vraiment justes.

elle ne va se retrouver amplifiée en sortie d'ampli en continu ?

Oui, mais sauf si le bias est différent pas branche d'amplis, la différence au niveau du HP en BTL sera toujours de 0; le DC n'interviendra que lors d'un éventuel écrêtage.

Dans le doute, pas envie de jouer avec le feu.

Mais si, mais si ...

Sérieux, sans ce -12V cela change pas mal la donne au niveau des alims.
On pourrait même étudier l'option alims linéaires uniquement vu que l'on ne veut pas d'un ampli qui chauffe de trop mais pas au point de compliquer pour gagner 1W.

[androuski]

sont un peu pas vraiment justes.

Ca veut dire que tu les suspectes d'être franchement faux ?
J'adore, être belge c'est un peu comme être normand finalement

[thierryvalk]

Sais pas, mais mais le PVDD est à 50V, pourquoi se limiter à 36V - 38V en utilisation ? On devrait rester save vers 40 voir 42V
Et le 3255 est aussi donné pour un max absolu de 50V mais utilisation jusqu’à 51V - 53.5V
et le 3250 toujours 50V max mais utilisation 32V - 38V.

Disons que la précision n'y ait pas.

[androuski]

Effectivement.
Les notes de feu les LME498xx étaient autrement précises...

[alka]

Dur de comprendre de la datasheet de combien est vraiment le bias.
+-3,9V ou 7Vpp... il y a plusieurs rédacteurs et l'un d'eux a travaillé en entiers !
Il faudrait qu'un des utilisateurs sur diyaudio le mesure pour nous et on saura.

Je suis bien d'accord qu'en entrée différentielle, le bias (vocm) s'annule et qu'il est normalement absent en sortie. Le bias décalé (décentré) ne genera que s'il provoque une saturation précoce du signal en entrée. Si on travaille a 2Vrms, il y a de la marge. Un swing max de 7Vpp annoncé pour 5,7Vpp utilisés, on peut décentrer de 1,3V sans que ça gene.
AMHA, il vaut tout de même mieux viser près du bias réel pour Vocm. On ne sait pas comment est fait le bias interne du TPA (pont diviseur, régul par réf de tension, ?) Ca peut le déranger d'avoir une différence trop grande.
Enfin, je ne sais pas si cette tension de bias est utilisée uniquement comme bias. Si ça sert ailleurs dans le tpa, ça peut etre un souci de la modifier même un peu. On marche un peu dans le noir sur cette affaire; C'est rigolo de tester mais bon, faire tout un design carte et compagnie sur un pari c'est osé. Ce serait faisable sur plaque d'essai je jouerai

[thierryvalk]

Petite analyse des entrées.

On sait :
AVDD = 7.8V
Swing max = 7V
Rin = 24k
Imax = 1mA

Si l'on fait 7.8V-7V /2 on a 0.4V qui seraient les marges aux rails avec le centre à 3.9V; semble cohérent.
La tension max en entrée par rapport au GND serait alors de 7.4V; /24K = 0.3mA pas cohérent avec les 1mA.

Pourquoi ce 1mA, Bias ? Conditions au démarrage ? Ou limite a avoir sur l'entrée ?

Les schémas d'entrée :

Le 1 est le plus simple, mais uniquement en symétrique.
R1 C1 forment un RC qui va atténuer la HF captée par le câblage, R1 limite aussi le courant d'entrée lorsque le TPA n'est pas alimenté et aussi en cas de décharge électrostatique.
C3 bloque le DC en entrée et permet au Bias du TPA de ne pas se retrouver à la source.
Secondairement, avec un électrochimique pas vraiment bon en HF on aide le réseau R1 C1.

Le 2 permet en mettant IN- au GND de pouvoir rentrer aussi en asymétrique.
R1 C1 sont mis en tête et R3 limite le courant entre le symétriseur et le TPA.
Le symétriseur étant alimenté en + -, sa tension de sortie tourne autour du 0V d'où la capa C3 toujours pour isoler en DC le TPA.
On n'a pas mis de capas de blocage de DC en entrée, a vérifier ce qui se passe si l'on a du DC sur IN+ et/ou sur IN-.

On en vient au schéma 3 avec justement une capa en tête de blocage de DC qui isole cette fois le symétriseur de la source.
Ce montage permet de travailler avec une seule tension de 12V mais nécessite d'office une capa en série sur le signal qui n'est pas audiophile.

La question est alors de voir si l'on peut ponter C3 (et C4). Dans ce cas le symétriseur doit sortir avec une tension centrale identique à celle du bias du TPA, réalisable mais avec tolérances.

Si l'on n'est pas exactement au même Bias, on aura du DC qui amplifié se retrouvera en sortie.
Mais vu la structure symétrique de l'ampli et vu que cette différence devrait être identique sur les 2 amplis, on aura toujours 0V aux bornes du HP sans signal.
Donc pas un problème.

Le problème est que l'on ne connait pas grand chose des entrées du TPA.
A mon avis les problèmes peuvent se poser à la mise sous tension ou une perturbation du générateur de Bias du TAP comme signalé par Alka.

Voila une bonne question à poser sur le forum de TI.

[alka]

sur diyaudio on me confirme bias = AVDD/2.
le schéma3 pourrait donc etre amélioré en utilisant AVDD/2 pour Vocm et virer C3 et C4.
OK, je pose la question sur le forum TI. Vu le nb de mails qu'ils m'envoient, ca mérite que je les questionne ! en revanche, je remplace d'office les capas polarisées par des films plus petites.

pour le schéma 2 il y a un souci de DC si ce n'est pas le meme sur IN+ et IN-, sinon il est annulé par le CMRR de l'opa1632. Normalement, s'il y en a , c'est le meme DC en symétrique donc sauf cas patologique pas besoin de capas en symétrique. La question se pose si entrée asymétrique (In- au GND). Là il est fort possible que In+ ait du DC qui se retrouve en sortie. Je sais pas comment ce cas est traité par les amplis sur diyaudio.

Si l'on fait 7.8V-7V /2 on a 0.4V qui seraient les marges aux rails avec le centre à 3.9V; semble cohérent.
La tension max en entrée par rapport au GND serait alors de 7.4V; /24K = 0.3mA pas cohérent avec les 1mA.

Pourquoi ce 1mA, Bias ? Conditions au démarrage ? Ou limite a avoir sur l'entrée ?

d'accord avec ton calcul de 0,4V de marge.

On peut aussi faire un autre calcul en partant a l'envers depuis la puissance max annoncée de 175W dans 4ohm (10%de THD).
Ca correspond à 26.5Vrms en sortie (cad 37.1Vp plus que la tension 36V recommandée), cad 2.65Vrms en entrée = 7.5Vpp. C'est cohérent : Ils acceptent qu'on dépasse un peu 7Vpp si on tolère 10% de THD mais ne veulent clairement pas qu'on aille a 7.8Vpp. Ce serait ridicule en THD de toute manière.

Je comprend le courant en entrée de 1mA comme une limite max. Ne me choque pas. Les résistances qui font les diviseurs AVDD/2 a l'intérieur du TPA doivent avoir une puissance max très petite.
Comme Ri du TPA = 24K, est ce qu'on peut deviner que les résistances des ponts diviseurs internes sont de 24k ?

[thierryvalk]

Je comprend le courant en entrée de 1mA comme une limite max. Ne me choque pas.

Oui, mais comment dépasser 0.3mA si l'on ne dépasse pas les 7.4V sur une charge de 24K ?

Comme Ri du TPA = 24K, est ce qu'on peut deviner que les résistances des ponts diviseurs internes sont de 24k ?

48K tu veux dire ?
Je pense que l'on ne peut rien deviner, suffit par exemple d'une résistance en série avant le bias. Peut être même qu'ils fonctionnent en courant et non en tension.
La conception d'IC est un autre monde de l'électronique.

OK, je pose la question sur le forum TI.

[thierryvalk]

Voici une idée ce que pourrait alors être le schéma d'entrée

[alka]

Je comprend le courant en entrée de 1mA comme une limite max. Ne me choque pas.

Oui, mais comment dépasser 0.3mA si l'on ne dépasse pas les 7.4V sur une charge de 24K ?

rien n'empeche de mettre plus sur l'entrée (par erreur). 20V ne sera pas destructeur, 25V oui. En mode normal bien sur, aucun risque d'approcher le max.

Comme Ri du TPA = 24K, est ce qu'on peut deviner que les résistances des ponts diviseurs internes sont de 24k ?

48K tu veux dire ?
Je pense que l'on ne peut rien deviner, suffit par exemple d'une résistance en série avant le bias. Peut être même qu'ils fonctionnent en courant et non en tension.
La conception d'IC est un autre monde de l'électronique.[/quote]c'est vrai que tout est possible mais le plus simple est de faire un pont a deux résistances. Razoir d'ockam

ils disent aussi "The DVDD and AVDD pins are not recommended to be used as a voltage sources for external circuitry."
dans notre cas, Vocm n'est qu'une référence, consommera rien. donc devrait pas etre genant.