Consejos de diseño de PCB de amplificador de audio

Voy a diseñar un amplificador de audio estéreo con TDA2030A. Este va a ser un amplificador que va a ser alimentado desde 27.6V DC y 12W por canal.

¿Hay alguna fuente de la que pueda aprender las pautas de diseño de PCB para amplificadores de audio? ¿O puedes dar algunos consejos?

Aplaudo su deseo de aprender en lugar de copiar a ciegas el diseño de referencia. Creo que soy el 2% de los ingenieros a los que se refiere Kortuk. Puedo mirar un diseño de referencia, pero no solo voy a seguirlo. Intento comprender cuáles son los puntos importantes y por qué hicieron lo que hicieron, luego me aseguro de incorporarlos si lo considero aplicables a mi diseño. Las hojas de datos a menudo se escriben de forma aislada, y cualquier diseño real tiene otras compensaciones y problemas que deben considerarse. Yo diría que el 98% de los buenos ingenieros no solo copian los ejemplos de la hoja de datos. Por supuesto, debe leer la hoja de datos cuidadosamente y asegurarse de comprender lo que dicen sobre las necesidades particulares de la pieza.

Entonces para responder a tu pregunta. Las características del audio son que es de baja frecuencia pero alta relación señal / ruido. Eso significa que no tiene que preocuparse por los efectos de la línea de transmisión y similares. Sin embargo, debe pensar en cada pequeño lugar donde puede entrar el ruido e intentar evitarlo de la mejor manera posible. Los filtros separados en la potencia de cualquier IC son una buena idea, algo así como una pequeña ferrita en serie y una tapa a tierra justo en el chip. Esto es para todo lo que no maneja la potencia de salida final. Eso necesita una conexión de baja impedancia a la fuente de alimentación.

Se debe considerar el acoplamiento capacitivo en trazas de señal. Esto se puede manejar en el enrutamiento y, a veces, enruta trazas de tierra adicionales alrededor de una ruta de señal solo por esta razón. Mantener redes de señal de baja impedancia ayuda, pero eso no siempre es posible. Mantenga las huellas sensibles lejos de las trazas con grandes oscilaciones de voltaje, como la salida de potencia final. Mantenga la fuente de alimentación lejos de los rastros de señal lo mejor que pueda. Eventualmente, la fuente de alimentación necesita alimentar los circuitos, pero asegúrese de que esté bien filtrada antes de que llegue, de modo que no sea una fuente de ruido capacitivo. En algunos casos, debe considerar el acoplamiento inductivo entre trazas, pero eso no suele ser tan importante como el acoplamiento capacitivo, especialmente si mantiene las trazas de salida final de alta corriente lejos de las trazas de entrada sensibles.

Otra fuente de ruido es el acoplamiento externo desde la frecuencia de la línea eléctrica o las estaciones de radio. Mantener alejado el ruido de la línea de alimentación es uno de los pocos lugares donde un escudo puede ser una buena idea. Poner el circuito en una caja de metal que está vinculada a la tierra de la señal en un lugar es un buen lugar para comenzar. Los filtros de paso bajo RC simples muy por encima de la frecuencia de audio pero aún muy por debajo de la radio ayudan a mantener baja la captura de radio. Por ejemplo, un polo RC en la región de 50-100kHz no afectará el audio, pero atenuará incluso la radio AM.

Hay muchos más detalles, y probablemente hay libros enteros escritos sobre esto, pero esto debería darle un lugar para comenzar. Una buena manera de aprender es probar estas cosas, luego jugar con ellas y ver cómo afectan la salida.

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Pautas de diseño de PCB de audio. Dirigido a un IC específico pero útil. Descarga un PDF útil a través del enlace de búsqueda de Google: dirección absoluta desconocida. Útil

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111014 - Técnicas de diseño de la placa de circuito TI
~ = capítulo de 30 páginas de su libro "Opamps para todos".

¡Guauu! Amplificadores operacionales del
libro TI de 464 páginas para todos : incluye el capítulo anterior sobre diseño de PCB.
Esta puede ser la versión uno. Puede pero la versión 2 en la web por alrededor de $ US60.

O puede comprar la versión tres de los caballeros morales y quizás justos aquí, un capítulo a la vez en línea por alrededor de $ 30 / capítulo o alrededor de $ 5600 por el libro. No estoy del todo seguro de por qué alguien querría darles su negocio.

Lo más importante que debe comprender sobre los diseños de PCB de audio es que el cobre no es un conductor perfecto. Tiene una pequeña cantidad de resistencia, y una corriente que fluye a través de una traza inducirá pequeñas diferencias de voltaje en diferentes puntos a lo largo de esa traza. Si tiene una fuente de alimentación que drena intensas corrientes a través de una traza a tierra, y luego amplifica una señal utilizando otro punto en esa traza como referencia de tierra, cualquier ruido en la fuente de alimentación se agregará a su señal.

http://www.aikenamps.com/StarGround.html

Si está trabajando con un amplificador que tiene una entrada diferencial, ejecute el rastreo de tierra de donde sea que provenga la señal, sin tocar nada más. No lo conecte a tierra solo a la tierra del amplificador de potencia. Es la referencia de la señal, y debe conectarse solo a la tierra de la fuente para que el amplificador diferencial cancele cualquier diferencia de voltaje entre la fuente y la tierra del amplificador.

Las trazas con nada más que altas impedancias que las conectan a otros circuitos captarán interferencias fácilmente. En general, si tiene una opción, este diseño de amplificador operacional:

▷ ————————— [MΩ] - ▷

es mejor que esto:

▷ - [MΩ] ————————— ▷

Debido a que este último tiene una traza larga con una impedancia> MΩ en ambos extremos, abriéndolo al acoplamiento capacitivo, mientras que el primero tiene una traza larga mantenida "rígida" por la salida de baja impedancia del amplificador operacional, de modo que un acoplamiento desde un nivel superior -la fuente de impedancia en la traza no tendrá mucho efecto.