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(shì)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(chǎng)價(jià)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(hào)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(hào)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(jí)。為了使單相電源下PMOS和NMOS功率管功耗同時(shí)得到優(yōu)化，信號(hào)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(shí)，變換器工作在

3、PWM模式，此時(shí)產(chǎn)生的電源電壓需要跟隨以音頻頻率變化的信號(hào)。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(duì)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(jí)由兩個(gè)三級(jí)放大器構(gòu)成，并且將功率級(jí)電源與增益級(jí)分開以保證功率電源電壓變化時(shí)放大器的穩(wěn)定性。
　　最后用SMIC0.18μm3.3V CMOS工藝流片，測(cè)試結(jié)果表明，該功放向8Ω阻性負(fù)載提供功率在小于2