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
功
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
一
段时
间内
类
和
类功放仍
将共存于音频功放市
场在不
同的
应
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
电
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
品
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
类
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
半
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
通
用的
类音频功率放大器
由
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
准
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
用
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
的
应
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
镜
像电流源
模块
的基
本
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
极
电阻提高集成运放
的共模抑
制
上匕
用来对
电路进行偏
置稳定
电路
的工作点
与
之
间的关系如一面镜
子
即
习
故称为镜
像电流
源
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
电
压和
电流
因
此在进行这一模块
的
设计时要考
虑
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
的
优
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
计
中予
以充分考虑并保
证其达
到
预期的参数值
运算放大器主要由
差分
跨导级高增益
级输
出
级密勒
补偿
电路及偏置
电路构成通常
采
用
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
不
同的电路结构并在设
计中针对
不
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
输
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
号
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
中
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
的
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
电
源上
电时基准
电
压不是
马上达
到
。
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
芯
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
型
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
。
。
只
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
型
值
电源
电压范围
阳
林
林
林
林
。,户。
户户
二日
,,〔
户
只
。一,,
,
二
一
输出
功率
。
二。
只
二。
。
。
。
二。
的工作温度范
围超
出这个范
围
芯
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
一
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
度
系
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
的
输
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
到
一
定值时这两路
电压值的大小
发
生翻转使比较器
的输
出也
发生翻
转
控制镜像电流源
的输
出为
从而
关断芯
片使其
停止工作芯
片
停止工作后其温度会逐
渐降低
引
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
的
芯片损坏
音量
控制
模块
通常
用户在使
用音
视频产
品
时都希望它的音量是可以调节
的
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
系
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
控
制方
式更适合目前
消费电子市
场上
以按键为主的操作模
式
音
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
来
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
不
变
音
频放大
器的重
要参数
总
谐波失
真加噪
声
总
谐波失真是指模拟
电路处
理信号后在特定频率范围内所
引
人
的总失真量
噪声是指通常不需
要
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
气
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
来
说如果不考虑功
率放大器
的增益
,
电弓设计应用