低电压高功率音频功率放大器的设计与实现

发布时间：2020-11-11 21:02

　　 随着消费水平和生活水平的提高,消费类电子市场也在蓬勃发展,在市场的拉动下,消费者对便携式电子设备的要求也越来越高。人们在享受生活时,便携式电子设备由于具有功能多样、方便使用等优点而受到青睐。音频功率运算放大器作为电子产品中的基本器件之一,其性能的好坏直接决定了产品的市场竞争力。目前,如何设计出一款具有低功耗、高性能和体积小等优势的音频功率运算放大器已经成为了研究热点。本文的研究工作主要包括以下两个方面:(1)根据芯片设计框图,利用Cadence仿真工具设计各个电路模块。各电路模块包括主运算放大器电路模块、基准电流源及偏置电路模块、过温保护电路模块和爆裂-滴答噪声抑制电路模块,输出级采用了AB类跨导线性环结构,该结构可以在总谐波失真与静态功耗之间进行折衷。基准电流源电路为芯片提供电流,电流的大小与电源及工艺无关,但与温度成正相关的关系。过温保护电路能够防止芯片在温度过高时受到永久性损坏,提高了芯片的可靠性。芯片上电或掉电以及在对芯片的SHUTDOWN引脚进行操作时,在负载上将产生爆裂-滴答噪声,爆裂-滴答噪声抑制电路可用于降低甚至消除噪声。偏置电路采用输入和输出短接的低压共源共栅电路结构,该电路结构不仅可以保证复制电流的精确性,而且能使电路正常工作时的电源电压降到最低。(2)基于5V CMOS 0.5μm DPDM工艺库进行设计,本文完成了对全芯片的版图设计、后仿真及流片。仿真结果表明:芯片能够正常工作的电源电压为2.6V-5.5V。其中,在5V电源电压下能提供1.25W的额定功率给8?负载;在3V电源电压下,可以提供425mW的额定功率给8?负载;在2.6V的电源电压下可为8?负载提供300mW的额定功率。芯片的输出波形在3种不同的电源电压下的总谐波失真均小于1%。最终实现了一款低电压、高功率、低失真且具有低功耗关断模式的音频功率运算放大器。
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN722.75
【部分图文】：

率放大器简介大器的主要作用就将小功率的音频信号进行放大，但要求入和输出信号的唯一差别就是输出信号的驱动能力比输入机还应该能够驱动几百皮法的负载电容[15-17]。放的主要性能指标频率响应中的一个重要指标，图 2.1 为一个负反馈系统，XI-XF），由该框图可得到系统的闭环增益为：1AvAcAv ）中，Av 为开环增益，β为反馈系数，一般是一个与频率

统的音频设备一般使用 A 类音频功率放大器，其最高转换效率只有 25%，A 类功放线性度高，本设计不采用 A 类放大器。大器正弦信号的半个周期内工作时，该放大器就称为理图，它使用了 NPN 三极管和 PNP 三极管串联导通。Q1 在输入的正半周导通，Q2 在输入的负功放更高。

图 2.3 A 类放大器直流传输特性音频设备一般使用 A 类音频功率放大高转换效率只有 25%，A 类功放线设计不采用 A 类放大器。信号的半个周期内工作时，该放大器，它使用了 NPN 三极管和 PNP 三极。Q1 在输入的正半周导通，Q2 在输更高。
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本文编号：2879738