INA1650EVM评估模块：高共模抑制音频线接收器的性能与应用

作为电子工程师，我们在音频设备设计中常常需要高性能的音频线接收器。德州仪器（Texas Instruments）的INA1650EVM评估模块，就是一款值得关注的产品。它属于SoundPlus系列音频放大器产品，具备高共模抑制能力，能为音频设计带来出色的性能表现。下面，我们就深入了解一下这个评估模块。

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一、评估模块概述

INA1650是德州仪器SoundPlus系列中的一款高共模抑制音频线接收器。要全面了解其电气特性，可参考INA1650产品数据表（SBOS818）。INA1650EVM评估模块则用于展示和测量INA1650的性能，下面是它在特定条件下（(V_{S}= pm 15 ~V)，环境温度25°C）的性能规格总结：	规格	测试条件	测量性能
共模抑制比（CMRR）	(V{IN} = 1 V{rms}) at 1 kHz	–90 dB
1 kHz时的总谐波失真加噪声（THD+N）	(V_{IN} = +22 dBu)	–120 dB
左声道二次谐波	(V{OUT} = 10 V{rms})，(F = 1 kHz)	–134.35 dBc
右声道二次谐波	(V{OUT} = 10 V{rms})，(F = 1 kHz)	–130.88 dBc
启动时间		1.5 s

二、评估模块的修改

2.1 交流耦合转角频率

评估模块中的电容C7、C9、C10和C14可对INA1650的输入进行交流耦合，电容C8和C12可对输出进行交流耦合。通过以下公式可计算输入和输出的高通转角频率：

• 输入A的高通转角频率：(f_{comerin A }=frac{1}{Pi × C{7} × R{in }}{Pi × C{10} × R_{in }})
• 输出A的高通转角频率：(f_{cornerout A }=frac{1}{2 Pi timesleft(R{2}+R{3}right) × C{8}})
• 输出B的高通转角频率：(f_{comerout B }=frac{1}{2 Pi timesleft(R{8}+R{9}right) × C{12}}) 同时，电阻R2、R3、R8和R9在输出端形成分压器，会对输出信号进行衰减，衰减计算如下：
• 通道A输出衰减：(Attenuation A=frac{R{3}}{R{2}+R_{3}})
• 通道B输出衰减：(Attenuation {B}=frac{R{9}}{R{8}+R{9}})

2.2 滤波VMID（IN）引脚

电容C11可对内部参考缓冲器的输入VMID（IN）进行滤波，其截止频率可通过公式(f{cut off VMIDIN }=frac{1}{2 Pi × 250 k Omega × C{11}})计算。

2.3 启动时间

电容C11会增加VMID（OUT）引脚的建立时间，因为它与内部电压分压器的电阻形成了RC时间常数。一个RC时间常数可通过公式(RC =250 k Omega × C{11})计算。为了减少VMID（OUT）电压的建立时间，可以使用齐纳二极管D1，其齐纳电压应大于电源电压一半加100 mV，即(V{z} geq frac{1}{2} V_{C C}+100 mV)。不过要注意，齐纳二极管的泄漏电流与内部电压分压器电阻相互作用，可能会在VMID（OUT）引脚上产生误差。

2.4 增加共模输入阻抗

许多线路接收器的高共模抑制比可能会因系统中的源阻抗不匹配而降低。电阻R4和R6可增加INA1650的共模输入阻抗，以减少源阻抗不匹配的影响。关于增加共模输入阻抗的影响，可参考INA1650产品数据表（SBOS818）的8.1.2节。

2.5 单端输入到差分输出

跳线J11可使INA1650EVM将单端信号转换为差分信号。设置步骤如下：先在J11上跨接分流器，然后移除电阻R3和R9，最后根据设计需要安装电阻R11和电容C16。单端信号可通过连接到+IN A的导线施加。使用差分输出时，高通转角频率的计算公式会发生变化：

• 高通转角频率：(f{C{-} out_HPdiff }=frac{1}{Pi × C{8} timesleft(2 × R{2}+R{11}right)})
• 低通转角频率：(f{c{-} out_LPdiff }=frac{1}{2 Pi × C{16} timesleft(left(2 × R{2}right) | R{11}right)})

三、测试设置与结果

3.1 电源连接

INA1650EVM的电源连接通过位于评估模块顶部的香蕉插孔或测试点实现。正电源连接标记为VCC，负电源连接标记为VEE，接地连接标记为GND。关于最小和最大电源电压，可参考INA1650产品数据表（SBOS818）。

3.2 输入连接

右声道（通道A）和左声道（通道B）的输入信号分别通过雌性XLR连接器J1和J2或端子块J3和J4施加到评估模块。雌性XLR连接器遵循标准引脚分配，引脚1接地，引脚2连接正输入，引脚3连接负输入。端子块连接标记为+IN A和+IN B（正输入）、-IN A和–IN B（负输入）以及GND（接地）。

3.3 输出连接

右声道和左声道的输出连接通过BNC连接器J7和J8、RCA插孔J9和J10以及测试点TP3和TP5提供。右声道输出标记为RIGHT OUTPUT，左声道输出标记为LEFT OUTPUT。RCA插孔用于连接负载，BNC连接器和测试点用于在连接负载时测量INA1650的性能。

3.4 VREF A、VREF B、COM A和COM B连接

跳线J15可将引脚VREF A、VREF B、COM A和COM B连接到地或VMID（OUT）。单电源操作时，应将分流器放置在J15的上部位置（引脚2到3），将这些引脚连接到VMID（OUT）；双电源操作时，应将分流器放置在J15的下部位置（引脚1到2），将这些引脚连接到地（GND）。

3.5 共模抑制比

共模抑制比的测量是通过向输入施加1-Vrms的共模信号，并测量输出端信号的增益来进行的。输入信号的频率从20 Hz扫到90 kHz，Audio Precision APx555的测量带宽设置为90 kHz。左右声道的共模抑制可能会有所不同，且不同器件之间也可能存在差异。

3.6 THD+N与幅度

THD+N与幅度的测量是通过在1 kHz的频率下将输出信号幅度从1 mVrms扫到13 Vrms来进行的。Audio Precision APx555的测量带宽设置为22 kHz。

3.7 THD+N与频率

THD+N与频率的测量是通过将输入信号从20 Hz扫到20 kHz来进行的，Audio Precision APx555的测量带宽设置为90 kHz。需要注意的是，INA1650输出端的电容C8和C12可能会因电容的非线性效应在低频时增加失真，因此在测量时不安装这些电容，并在跳线J5和J6上安装分流器。

3.8 快速傅里叶变换（FFT）

FFT测量是在INA1650的输出端施加1-kHz、10-Vrms的信号进行的。在所有FFT测量中，10 Vrms的基波对应于0 dBc。左声道的二次谐波测量值为–134.35 dBc，右声道的二次谐波测量值为–130.88 dBc。

四、电路板布局

INA1650EVM的电路板布局经过精心设计。顶层包含所有信号走线，并铺设了实心接地平面。正输入（IN+ A，IN+ B）和负输入（IN- A，IN- B）的走线尽可能保持平衡，以减少因走线阻抗不匹配而产生差分电压的可能性。去耦电容C3、C6、C15和C13尽可能靠近器件的电源引脚放置。底层的走线最少，以便铺设大面积的实心接地平面。每个组件的接地连接都放置了过孔，以在底层提供低阻抗路径回到电源地。从J15到VREF A和VREF B的走线尽可能短，以保持INA1650出色的共模抑制能力。

五、原理图、物料清单和参考资料

5.1 原理图

评估模块的原理图如图所示，它详细展示了电路的连接和结构。

5.2 物料清单

物料清单列出了评估模块中使用的所有组件，包括电容、电阻、连接器、芯片等，为设计和制造提供了详细的信息。

5.3 参考资料

参考资料中提供了INA1650 SoundPlus™高共模抑制音频线接收器的数据表（SBOS818），可用于进一步了解该器件的详细信息。

INA1650EVM评估模块为电子工程师在音频设计中提供了一个强大的工具。通过对其性能的评估和修改，我们可以更好地满足不同音频应用的需求。在使用评估模块时，一定要遵循相关的安全注意事项和使用限制，确保设计的安全性和可靠性。大家在实际应用中是否遇到过类似评估模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。