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一款改进型AB类音频功率放大器的设计

作者:时间:2012-06-29来源:网络收藏

2 AB类输出级的设计
运放的输出级是音频功放芯片的核心部分,占绝大部分版图面积,其性能和集成度直接影响整个音频功放芯片的各性能参数及其面积大小。
传统反馈型AB类输出级电路需要两个工作点不同的同相输入信号,其复杂性导致其频率特性较差,带宽无法做到很高;如果输出晶体管进入深度截止,就会造成输出级的动态特性差,所以希望输出晶体管始终处于非截止工作区。
2.1 前馈无截止型AB类输出级
音频功放典型的输出级采用一种前馈无截止型AB类结构,得到了一种结构简单,易于实现、性能稳定、电源利用率高、输出动态失真小、应用范围广的运算放大器。其电路原理图如图2所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/186155.htm

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图2所示的ClassAB输出级能够达到Rail-to-Rail的输出电压范围,并且相比于ClassA输出能够获得较大的输出电流和较小的静态电流,因而具有近似于ClassB输出级的功效;而输出级栅上的电压VAB所产生的静态电流,使得输出晶体管在没有静态工作时仍然开启,从而消除了ClassB输出级的交越失真。对于ClassAB输出级的设计,通常要求输出灌电流Ipush和拉电流Ipull不受到电源电压和工艺波动的影响,同时要求输出级静态电流IQ较小且与电源电压和工艺波动无关。图2所示的ClassAB输出级灌电流Ipush由M1~M4的栅源电压决定,拉电流Ipull由M5~M8的栅源电压决定,如式(4)~式(6)所示,假设晶体管工作在饱和区
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由式(11)和式(12)可以看到,图2所示的CLASSAB输出级灌电流Ipush和拉电流Ipull不会受到电源电压和工艺波动的影响;而静态电流IQ也可以精确控制,与电源电压和工艺波动无关。
在Rail-to-Rail输出级中,AB类传输函数可通过保持输出管栅极间电压恒定来实现。由于用AB类前馈式输出采用晶体管实现栅极间耦合,比采用电阻的AB类反馈式输出更节省电路面积,具有良好的高频特性,几乎不会增加输出级的功耗,同时降低了该栅极间电压对电源、工艺的敏感性,并且适用于低压运放,所以在设计中采用前馈式AB类控制。因为浮动电流源同AB类控制具有相同的结构,所以共源共栅电流镜对电源的依赖性补偿了AB类控制对电源的依赖性。这样,推挽输出管的静态电流对电源纹波不再敏感。

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