AB类音频功率放大器产品选型指南

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󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

。󰀁󰀁󰀁

一󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂󰀂󰀁󰀁󰀁

󰀁

动中比如音频耳机功放对效率和

率的要求不高或者󰀁󰀁󰀁󰀂耳机

放大器对失真

率有较高的要求此

时󰀁󰀁

类功

放的

超低

失真率就体现

出其优势如今在耳机放大器

的设

计中󰀁󰀁

类仍是唯一

的选择

综上所述笔者

认为在未来的

段时

间内󰀁

󰀁

和󰀁

类功放仍

将共存于音频功放市

场在不

同的

用领域

内发

挥各自

的优势本文

仅对󰀁󰀂

类音频功放

的一些相关

路结构和

性能参数作简单介绍并

对市场上

各主要生产商

的主流产

进行分析和

比较󰀁󰀁

类音频功

率放大器

对输出

运算放大器的主要要求包括󰀁

尽可

能高的开

环增益共模抑

制比电

源抑制比单位增益频率

以及尽

可能低

的功

耗失调

电压等而输

出功率管

的交越失真也是设

计中必

须考虑并尽量

避免

的很

多󰀁󰀂

音频功放采

用折叠共源共栅结构

󰀁󰀁

类输

出运算放大器的主要

特点是󰀁

晶体管

的导通时间稍大于

周期必须

用两管推挽工作以

抑制偶次

谐波减小交越

失真效

率较高晶体管功耗较小等

󰀁󰀂

类音频功放

的主要

电路模块

用的󰀁󰀁

类音频功率放大器

基本

的镜像

电流源模块

和输出运算

放大器模块构成通常还包括基

电压模块

和过温保护模块等更复

杂的功率放大器还包括输人运放

过流保护

以及一些

附加的功能模

块如输人信号选择音量调节

音效处

理以及总线模块从

而构成

集成

多种功能的音频子

系统

以应

于更广泛的领域图󰀁

所示为一款

最简单

的单声道音频功率放大器

用图其

中包括镜像

电流源

模块

和全差分运算放大器模块两部分

镜像电流源

像电流源

模块

的基

结构如

图󰀁

所示

根据

电路总体

结构的要求通

常可

以采用基本

电流镜或共源共栅

电流镜来实现

电流源

设计

电流源

电路特点为输

出电流

稳定输

出交流

电阻大其主要应

用包括󰀁

作为有源集

电极负载

提高

运放

的单级增益󰀁

󰀁

作为输

人差分

放大器

的射

电阻提高集成运放

的共模抑

上匕󰀁

󰀁

用来对

电路进行偏

置稳定

电路

的工作点

󰀁󰀁󰀂

与󰀁󰀁

间的关系如一面镜

即󰀁󰀁󰀂

习󰀁

故称为镜

像电流

镜像

电流源具有一

定的温度

补偿作

用因为在整体

电路

的设计

中镜像

电流源要提

供系统

中其他

各部分工作的偏置

压和

电流

此在进行这一模块

设计时要考

到系统静态

电流

的要求以及运算

放大器工作点的选取

同时还要考

虑输

出温漂

以及

电源纹波对输出的

影响

输出运算

放大器

输出运算放大器是󰀁󰀁

类音频

功放产

品中最关键的部分它

的设

计直接决定着功放产

品关键

性能

劣包括输

出功率

静态功耗

电源抑

制比共模抑

制比

相位裕

度单位增益带宽

以及密勒补偿

等这些特

性都要在输

出运放

的设

中予

以充分考虑并保

证其达

预期的参数值

󰀁󰀁󰀁󰀁

运算放大器主要由

差分

跨导级高增益

级输

级密勒

补偿

电路及偏置

电路构成通常

二级放大结构

电路结构可

以有

很多种设

计和选择如简单

的两级

运放共源共栅运放折叠共源共

栅运放等针对不同应

用应采用

同的电路结构并在设

计中针对

同的预期参数进行优化设计其

它附加功能

模块

基准

电压

模块

出运算放大器

的基

准电压

通常为󰀁。󰀁󰀂󰀁

接于放大器正端输

人为运算放大器

的输

出提供

中心

直流

电压保

证其可在输入交流信

的正负半

周内正常工作这个基

准电压通常

由内

部电路产生可以

是直接

的电阻分

压但

对性能要求

更高

的音频功放在这

部分

的设计

会考虑

到抑

制上

电僻啪声

以及需

要在

电路出现异常

即极低或极高

基准

电压时及时关断

系统因而会

设计更复杂

的电路

以保证

系统具

有更完善

的性能最常见的

方法是

在芯

片外围接旁路

电容这样在

源上

电时基准

压不是

马上达

󰀁󰀁。󰀁󰀂

而是经旁路

电容

充电才上

升为󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

这使音频功放

可在一

定的充

电时

间后才开始工作从而

避免了

电源上

电时因

片立即

工作

而产生

的僻啪声

过温保护

模块

音频功

率放大

器芯片都有

自己

󰀁󰀁󰀂

“󰀁󰀂

󰀁󰀂󰀁󰀁󰀂 󰀁沌

即󰀁󰀂

碗”󰀁󰀂󰀁

‘󰀁󰀂󰀁󰀁󰀂󰀂‘󰀁󰀂 !

”󰀁󰀂

‘󰀁󰀂󰀁󰀂 󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁产品选

表󰀁

美国国家半导体公司部分󰀁

󰀁

类放大器

参数略览

““描

袄品

名称称󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀂 !󰀁

󰀁󰀂󰀂 !󰀁󰀂

󰀁󰀂󰀂

卜卜󰀁󰀁

参数󰀁

󰀁

之飞飞桥式输出单端输出

󰀁󰀂 󰀁󰀁仓

󰀁󰀁

以󰀁󰀁

仓󰀁󰀁󰀁

,󰀁

󰀁

二󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁。󰀁

二󰀁

󰀁󰀁

󰀁二󰀁

。󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂。󰀁

󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁

󰀁二󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀂󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁

关断󰀁

保护护有低有效效有高有效效有高有效效

过温󰀁

保护无有有

静态电流,󰀁󰀂󰀁󰀂典型值󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀂󰀁󰀁󰀁󰀂󰀁󰀁典型值󰀁

关断电流流󰀁󰀁林󰀁󰀁典型值󰀁󰀁󰀁林󰀁󰀁典型值󰀁󰀁

,林󰀁󰀁典

值󰀁

电源

电压范围󰀁

󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

阳󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀁󰀂󰀂

󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂󰀁󰀂󰀂

󰀁󰀁󰀁󰀂󰀂󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁

󰀁󰀂󰀁󰀁󰀁林󰀁

󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁林󰀁

󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁林

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󰀁󰀁󰀁林󰀁

󰀁

。,户。󰀁󰀁󰀂󰀂󰀁󰀁

户户󰀁

二󰀁󰀂日

󰀁󰀁

󰀁,,〔󰀁󰀁󰀂󰀂󰀁

󰀁户󰀁

󰀁󰀁只󰀁

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󰀁󰀁

一󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁

输出

功率󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀂󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀂󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀁

󰀁󰀂 󰀁

󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁。󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁二󰀁。󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀂只󰀁󰀁󰀁󰀂󰀁

󰀁二󰀁。󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁。

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁。󰀁󰀁󰀁󰀁󰀂

󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁󰀁。󰀁󰀁󰀂 󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁

二󰀁。󰀁

的工作温度范

围超

出这个范

片的很

多性能都会变得很差甚

至会造成

不可逆

的损坏为避免这

状况的发生很多音频功率

放大

器都会

加入过温保护模块过温保

护模块

的原理是

利用二极管

的负温

数和电阻的正温

度系

数互补

将镜像

电流源产生的

电流镜像为两

路一路接一个二极管而

另一路

接一个

电阻这两路的输

出分别接

一个

比较器

的两个输人端

比较器

的输出又控

制镜像

电流源芯

片在

正常温度范

围内工作时

比较器

出不变因

为芯

片工作时其温度

是逐渐升高

的使一路

电压逐渐降

低而另一

路逐渐升高

当温度达

定值时这两路

电压值的大小

生翻转使比较器

的输

出也

发生翻

控制镜像电流源

的输

出为󰀁

从而

关断芯

片使其

停止工作芯

停止工作后其温度会逐

渐降低

起两路

的电

压值随之变化比较器的输出也会随之翻转使芯片重新

开始工作通过设计

电路结构可

使比较器

的两

次翻转所对应的温度

值存在大约

巧℃一󰀁󰀂℃

的滞回从

而有效

避免了因温度过高而引起

芯片损坏

音量

控制

模块

通常

用户在使

用音󰀁

视频产

时都希望它的音量是可以调节

以往大

多数音量调节

的功能是通过

在音频功放芯

片上连接另一块独立

的音量控

制芯片来实现的但现

在很

多音频功放芯

片已经把这一

功能集成到功放芯

片内以降低

统整体成本现在普遍采用

的音量

控制模块是数字音量

控制这种

制方

式更适合目前

消费电子市

场上

以按键为主的操作模

效调节

模块

在一些音视频

设备

中通常会提

供有如古典

乐摇滚乐爵士

乐以

及低音增强等音效

的选

择这些音效调节功能同样可

以通过在功放上

连接独立

的芯片

提供也可

以直接

继承在音频功

放芯

片内从

而降低

系统成本音效调节功能是通过调

节功放输出在不

同频段

内的增益

实现

的例如要达

到低音增强

的效

果就通过

滤波器来提高低频部分

的增益

而保持高频部分单位增益

频放大

器的重

要参数

谐波失

真加噪

󰀁󰀁󰀂󰀁󰀁󰀁󰀁

谐波失真是指模拟

电路处

理信号后在特定频率范围内所

的总失真量󰀁

噪声是指通常不需

的信号有时是

由于热或其它物

理条件

引起

的电路板上

的其它电

行为󰀁

干扰󰀁

从上述定义

中不难看

出总

谐波失真和噪声越小越好

对于

理想

的音频功

率放大器

说如果不考虑功

率放大器

的增益

󰀁󰀂󰀁󰀂󰀂,󰀁

电弓设计应用󰀁󰀁󰀁󰀂󰀁󰀂󰀁󰀂󰀁󰀂󰀁