自適應(yīng)q電流(aqc)控制ab類功率放大器

1、前如今的蜂窩電話、PDA、MP3播放機(jī)等便攜式設(shè)備都需要配備功率放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)微型揚(yáng)聲器，且要求功率放大器待機(jī)功耗低、效率高、失真小，這些放大器可利用傳統(tǒng)的線性和開(kāi)關(guān)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)關(guān)放大器即所謂的D類放大器，能同時(shí)滿足低功耗(高效率)和高音質(zhì)的要求，但卻需要對(duì)輸出進(jìn)行濾波處理，因而增加了運(yùn)行成本。本文介紹自適應(yīng)Q電流控制AB類功率放大器，可同時(shí)滿足對(duì)諧波失真、功耗以及成本的要求。為了將大型輸出器件硬開(kāi)關(guān)所產(chǎn)生不必要的能量輻射降至最低，設(shè)計(jì)

2、者必須對(duì)PCB布局結(jié)構(gòu)和噪聲濾波器的設(shè)計(jì)做出額外考慮，這些因素使得設(shè)計(jì)人員傾向采用線性放大器而非D類放大器。在多種模擬放大器中，AB類能滿足一定的總諧波失真(THD)和低功耗要求，一般來(lái)說(shuō)，失真減少與輸出Q電流(IQ)成正比，但功率效率卻與其成反比。為了滿足這兩方面的要求，自適應(yīng)Q電流控制(AQC)技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。AQC電路能按照輸出失真的程度來(lái)提高IQ，當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸入或感應(yīng)不到輸出失真時(shí)，它不會(huì)激活。采用AQC電路設(shè)計(jì)的功放在以1W功

3、率驅(qū)動(dòng)8Ω負(fù)載時(shí)，整個(gè)音頻帶寬的THD低于0.3%，且靜態(tài)下僅消耗2.6mA電流。在5V電壓下向8Ω負(fù)載輸出1W功率時(shí)，需要采用如圖1所示的橋晶體管中只有一個(gè)被激活的情況下，更容易引發(fā)穩(wěn)定性問(wèn)題。圖4所示為高輸出電壓時(shí)的等效電路。AQC模擬為一個(gè)單極點(diǎn)系統(tǒng)，在P點(diǎn)有一個(gè)極點(diǎn)。由于采用了AQC，整個(gè)傳遞函數(shù)具有額外兩個(gè)極點(diǎn)和兩個(gè)零點(diǎn)，包括一個(gè)次要極點(diǎn)(P2)。兩個(gè)極點(diǎn)分別被置于P點(diǎn)和gmB3CM2(P3)點(diǎn)，其中g(shù)mB3為MB3的跨導(dǎo)。就

4、零點(diǎn)來(lái)說(shuō)，兩個(gè)零點(diǎn)分別被置于P點(diǎn)下方和P3點(diǎn)上方。如果AQC能達(dá)到以下兩個(gè)條件，兩個(gè)零點(diǎn)即會(huì)成為RHP零點(diǎn)，嚴(yán)重影響穩(wěn)定性。這兩個(gè)條件是：AQC具有負(fù)增益(MD1516接通)；AQC的整體增益頻率fuAQC高于主放大器的增益頻率。在本設(shè)計(jì)中，利用Cc1和Cc2使AQC的帶寬小于放大器的帶寬，因而保證了穩(wěn)定性。在功率應(yīng)用中，由于DMOS技術(shù)采用垂直器件結(jié)構(gòu)(如垂直NPN雙極晶體管)，因此具有很多優(yōu)點(diǎn)，包括高電流驅(qū)動(dòng)能力、低Rds導(dǎo)通電阻和

5、高擊穿電壓。然而，DMOS技術(shù)需要額外的加工工藝和更高制造成本，故推薦使用傳統(tǒng)0.8微米10VBiCMOS工藝經(jīng)濟(jì)制造的方案。為了增加輸出動(dòng)態(tài)范圍，傳輸高電流的金屬線設(shè)計(jì)得越大越好。此外在VDD、接地端和輸出引腳處均采用雙焊接線。一般來(lái)說(shuō)，輸出晶體管的DCGS比最低設(shè)計(jì)要求大一些，這是因?yàn)镈CGS電阻器具有限流電阻器的作用，可提高抗ESD性能。本設(shè)計(jì)并沒(méi)有采用增大DCGS的方式，而是在漏極與源極電路大量采用二層金屬走線，以減小電阻的集中