一種電源連續(xù)可變高效高保真度線性音頻放大器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著便攜式電子設(shè)備體積和重量不斷減小，應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備的音頻放大器設(shè)計(jì)趨勢主要朝著高集成度，高效率和高保真度的方向發(fā)展。傳統(tǒng)AB類線性音頻功放保真度高但效率低；開關(guān)型D類功放具有很高的效率但線性度差，需要大片外電感，且產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)也使其在有射頻功能的設(shè)備例如手機(jī)，GPS和FM收音機(jī)中的應(yīng)用受限。因此，設(shè)計(jì)高效率，高保真度的線性音頻功放具有很大的市場價值。
　　本文研究和設(shè)計(jì)了一種電源連續(xù)可變高效線性Ⅰ類音頻功放。首

2、先根據(jù)音頻信號的特點(diǎn)提出了單相電源Ⅰ類線性音頻功放的系統(tǒng)架構(gòu)，并推導(dǎo)了這種音頻功放的理論效率。Ⅰ類線性音頻功放的主要模塊有信號處理電路，自適應(yīng)連續(xù)變化電源變換器和橋式結(jié)構(gòu)AB類線性輸出級。為了使單相電源下PMOS和NMOS功率管功耗同時得到優(yōu)化，信號處理部分設(shè)計(jì)了正端增益加倍，負(fù)端增益壓縮的增益變化電路。電源變換器采用降壓型Buck結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)負(fù)載電流的大小分別工作在PWM和PFM兩種模式以提高轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)電流負(fù)載較大時，變換器工作在

3、PWM模式，此時產(chǎn)生的電源電壓需要跟隨以音頻頻率變化的信號。因此設(shè)計(jì)的PWM控制器在電壓反饋環(huán)中引入平均電流反饋以擴(kuò)展環(huán)路帶寬，并對DC-DC Buck的PWM控制器反饋輸入端上加以改進(jìn)解決了相位超前的問題。橋式結(jié)構(gòu)的AB類線性輸出級由兩個三級放大器構(gòu)成，并且將功率級電源與增益級分開以保證功率電源電壓變化時放大器的穩(wěn)定性。
　　最后用SMIC0.18μm3.3V CMOS工藝流片，測試結(jié)果表明，該功放向8Ω阻性負(fù)載提供功率在小于2