オーディオ回路でのスピーカーの発熱

質問

LM4861という差動パワーアンプ回路を組み音声出力をしています。
データシート通りに回路を組んでいますが、無音時の入力の
与え方によってスピーカーが発熱します。

マイコン(3.3V動作)のD/A出力をアンプの－入力に接続しているのですが、
D/A値を0x8000h(1.65V)で与えてやると発熱しません。
(フルスイング3.3Vで半分のバイアスを与えているつもりです)
出力段の波形を見るとバイアスが２出力共2.5Vになっています。

ところが、このD/A値を0x0000h(0V)にすると
発熱します。
波形を見ると出力段が片や5V,片や0Vになっていたので、
それは発熱するわっ！って感じですf^-^;;

LM4861自体の電源電圧は5Ｖにしてます。

なぜこうなるか、動作の原理がピンときません。

わかりにくい文章かもしれませんが、
何かヒントでもいただければ幸いです。

よろしくお願いします。

回答No.1

foobar · ベストアンサー

無音といっても直流電流を流すと発熱します。

出力の動作としては、
一方が入力データに比例した電圧、もう一方が(0xffff-入力データ）の電圧を出して、
スピーカには両者の差（結果、0x8000を中心(0)にして、0x0000がマイナスの最大、0xffffがプラスの最大電圧)が加わっているのでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。

D/A出力を0xffff(3.3V)で試したところ、
発熱する現象は起きませんでした。
（アンプ出力波形は両間で０Ｖでした。)

D/A出力が0x0000の時のアンプ入力の＋－の波形を見てみると
－入力の電圧が＋入力電圧(2.5V)に比べて250mV程度低くなっています。

0x8000,0xffffの時は＋入力＝－入力にちゃんとなっています。

イマジナリーショートになってないのでアンプの動作がおかしい？
何故そんなことになってしまうのかもうひとつ理解できません(T T)

回答No.6

anachrockt

> データシートのfigure2を参考に4.7uFのタンタルコンデンサを使っています。
figure2の4.7uFは，無極性ですね．
タンタルコン使いたいときは，10uF（5uFになります．4.7uF では2.35uFになりますがOKでしょう）を2個逆直列（+－｜｜－-，-－｜｜－+）でマイナス側を接続して，接続点（-）とグラウンドに数100kΩの抵抗を入れておくと安心です．

タンタルコンの使い方に関しては，ここが詳しいです．
http://home.jeita.or.jp/ecb/techrepodl/RCR-2368B_jp_080423.pdf
等価回路が載っていませんが，ここの6ページ4.3等価回路の左側半分と同じです．
http://home.jeita.or.jp/ecb/techrepodl/RCR-2367B_jp_080423.pdf
つまり，CA，DA，RAの並列になってます．
逆電圧では，DAが導通してしまいます．

お礼

まいど、親切なご回答ありがとうございます。

タンタルコンデンサは素人が扱うには難しいとよく見ますが、
確かにです。
無極性のコンデンサに変えるだけで解決するなんて単純な
ものとは思えないですが、とりあえず実験してみます。

ご提示いただきました回路（タンタル逆直列）もやってみます。

回答No.5

xs200

#2です。
DCカットのキャパシタが入っているのにDC入力で出力が変化するのをおかしいと思いませんか? DCがいくら変化しても出力は変化しないはずです。
Ri=20kΩ、Ci=4.7uFということはfc=1.7Hzです。時定数が大きすぎます。Ri=20kΩにするならCi=0.47uFでいいです。極性付きのキャパシタを使うのでしたらアンプ側がプラスになります。
まさかとは思いますがキャパシタがショートしているということはありませんよね。

お礼

ご回答ありがとうございます。

極性有りのタンタルのアンプ側に－を繋いでいます。
たしかに、逆電圧がかかるのでショートしている可能性ありです。

回答No.4

foobar

＃１です。
入力にコンデンサをつないで直流カットしているなら、＃３さん回答＋お礼欄に書かれているように、有極のコンデンサを使っているのが怪しいようにおもいます。（コンデンサに逆向きの電圧が加わって、コンデンサとして動作しなくなってる。タンタル電解コンデンサって、逆向き耐圧はほとんど無かったように思います。）

入力電圧を0にしたら動作がおかしくなるということは、コンデンサの＋がDA側（-極が4861側）に繋がっているのでしょうか。
で、入力の直流成分が20kΩに加わって、出力が振り切って（それでも入力からの電流を補償しきれずに）、アンプ入力端子間電圧が0にならない、というような状況に陥っているように思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。

その通りです！D/A側に＋、アンプ側に－を繋いでます。
確かに、D/A出力が０Ｖになると逆電圧かかるやん！
と今更ながら気が付きました。

アホでしたf^_^;;

回答No.3

anachrockt

ここの
http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM4861.pdf
FIGURE 1.のC1で，コンデンサは無極性のフィルムコンデンサで0.33μFですよね．
まさか電解コンデンサなんか使ってないですよね？
もし，電解コンデンサ使っているんなら，充分にあり得ることです．

お礼

ご回答ありがとうございます。

データシートのfigure2を参考に4.7uFのタンタルコンデンサを
使っています。
これが原因なんですかっ！？
極性があるとマズイですか？？
ちなみに、同図のRf=100kΩ、Ri=20kΩ(ゲイン５)
という回路にしています。
この辺もあやしいですか？

回答No.2

xs200

単電源のアンプですよね?
DCを入力したらDCが出るのは当然だと思いますが。
・入力にキャパシタを入れてますか? キャパシタを入れないで入力を0Vにしたら最大電圧がスピーカーにかかります。

D/A出力が0xなんとかというのも理解できません。
D/A出力なのですからアナログ電圧です。

お礼

ご回答ありがとうございます。

入力にはコンデンサを入れています。
にもかかわらず最大電圧がスピーカーにかかってる雰囲気です。

D/Aはソフトで0x0000と設定すれば0V
0xffffと設定すれば3.3Vを出力するような感じです。