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音频功率放大器的CMOS电路设计

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音频功率放大器的CMOS电路设计 万 为 (武汉科技大学,湖北武汉430081) 摘要:完成了一种桥式连接音频功率放大器的仿真和设计。该音频功率放大器的主体为桥式连接的两个运算放大 器,使用尽可能小的外部组件提供高质量的输出功率,不需要输出耦舍电容、自举电容和缓冲网络。应用Cadence的Spectre 模拟仿真工具进行电路仿真,得到其电路指标如频响特性、电源电压抑制比、总谐波失真等均达到要求。该音频功率放大器 具有良好的市场应用前景。 关键词:音频功放;放大器;模拟CMOS;电路仿真 中图分类号:TN43 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2010)08—0016—03 CMoS Circuit Design of Audio WAN Wei (Wuhan University of Science and Power Amplifier Technology,Wuhan 430081.China) Abstract:The simulation and design audio power amplifier high—quality output are of a bridge connecting audio power amplifier is a completed.The main are sections to of two audio op—amps connected with any output bridge.Least possible external components used provide power without are coupling capacitance,bootstrap capacitance and buffer network.The Cadence as Spectre simulation tools frequency response applied for circuit simulation,the circuit indexes such are power supply to voltage rejection ratio, a characteristics and total harmonic distortion in the market. up tO the requirement.The audio power amplifier has good application prospect Key words:audio power amplifier;amplifier;analog CMOS;circuit simulation 1.1 0 引 言 运放结构的选择u] 本文中运用两个AB类输出的运放组成桥式结构, 随着集成技术的迅猛发展,体积小巧的便携通信设 备有了更加广阔的市场前景。但是对于应用于这些便 携式设备中的音频功率放大器芯片则有更加严格的要 求。便携式设备体积小,由电池供电,所以要求音频功 率放大器芯片有尽可能少的外围设备,尽量低的功耗。 此外,对于通信设备而言,在频率217 Hz时会产生 CDMA噪声,所以音频功率放大器必须也有较强的电 源抑制比(PSRR)。本文中的音频功率放大器就是为 了使用尽可能少的外部组件提供高质量的输出功率而 专门设计的,它不需要外接自举电容和耦合电容,所以 非常适合于移动电话或其他低压设备。 1电路结构设计 众所周知,AB类功放有比A类功放更高的效率, 比B类放大器更低的交越失真。是现在音频功率放大 器市场上的主力军。输出运放是整个电路的核心,它的 性能直接影响着整个芯片的各性能参数。 如图1所示。第一个放大器的增益可由外部设置,而 第二个放大器的增益是内部固定的单位增益。第一个 放大器的闭环增益由R r和R。的比值来确定,第二个放 大器的增益由内部两个20 k12的电阻固定。图1中可 以看出,第一个放大器的输出作为第二个放大器的输 入,这样使得两个放大器的输出在幅值上是相等的,而 相位上相差180。。因此,整个电路的差分增益为: AvD=2(Rf/RI) 图1 桥式连接的功放结构 桥式结构的工作不同于经典的单端输出而负载另 收稿日期:2009—09—18 一端接地的放大器结构。和单端结构的放大器相比,桥 16 万方数据



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