一款改進(jìn)型AB類音頻功率放大器的設(shè)計(jì)
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2 AB類輸出級(jí)的設(shè)計(jì)
運(yùn)放的輸出級(jí)是音頻功放芯片的核心部分，占絕大部分版圖面積，其性能和集成度直接影響整個(gè)音頻功放芯片的各性能參數(shù)及其面積大小。
傳統(tǒng)反饋型AB類輸出級(jí)電路需要兩個(gè)工作點(diǎn)不同的同相輸入信號(hào)，其復(fù)雜性導(dǎo)致其頻率特性較差，帶寬無(wú)法做到很高；如果輸出晶體管進(jìn)入深度截止，就會(huì)造成輸出級(jí)的動(dòng)態(tài)特性差，所以希望輸出晶體管始終處于非截止工作區(qū)。
2．1 前饋無(wú)截止型AB類輸出級(jí)
音頻功放典型的輸出級(jí)采用一種前饋無(wú)截止型AB類結(jié)構(gòu)，得到了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)、性能穩(wěn)定、電源利用率高、輸出動(dòng)態(tài)失真小、應(yīng)用范圍廣的運(yùn)算放大器。其電路原理圖如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/186155.htm
圖2所示的ClassAB輸出級(jí)能夠達(dá)到Rail-to-Rail的輸出電壓范圍，并且相比于ClassA輸出能夠獲得較大的輸出電流和較小的靜態(tài)電流，因而具有近似于ClassB輸出級(jí)的功效；而輸出級(jí)柵上的電壓VAB所產(chǎn)生的靜態(tài)電流，使得輸出晶體管在沒(méi)有靜態(tài)工作時(shí)仍然開啟，從而消除了ClassB輸出級(jí)的交越失真。對(duì)于ClassAB輸出級(jí)的設(shè)計(jì)，通常要求輸出灌電流Ipush和拉電流Ipull不受到電源電壓和工藝波動(dòng)的影響，同時(shí)要求輸出級(jí)靜態(tài)電流IQ較小且與電源電壓和工藝波動(dòng)無(wú)關(guān)。圖2所示的ClassAB輸出級(jí)灌電流Ipush由M1～M4的柵源電壓決定，拉電流Ipull由M5～M8的柵源電壓決定，如式(4)～式(6)所示，假設(shè)晶體管工作在飽和區(qū)
由式(11)和式(12)可以看到，圖2所示的CLASSAB輸出級(jí)灌電流Ipush和拉電流Ipull不會(huì)受到電源電壓和工藝波動(dòng)的影響；而靜態(tài)電流IQ也可以精確控制，與電源電壓和工藝波動(dòng)無(wú)關(guān)。
在Rail-to-Rail輸出級(jí)中，AB類傳輸函數(shù)可通過(guò)保持輸出管柵極間電壓恒定來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于用AB類前饋式輸出采用晶體管實(shí)現(xiàn)柵極間耦合，比采用電阻的AB類反饋式輸出更節(jié)省電路面積，具有良好的高頻特性，幾乎不會(huì)增加輸出級(jí)的功耗，同時(shí)降低了該柵極間電壓對(duì)電源、工藝的敏感性，并且適用于低壓運(yùn)放，所以在設(shè)計(jì)中采用前饋式AB類控制。因?yàn)楦?dòng)電流源同AB類控制具有相同的結(jié)構(gòu)，所以共源共柵電流鏡對(duì)電源的依賴性補(bǔ)償了AB類控制對(duì)電源的依賴性。這樣，推挽輸出管的靜態(tài)電流對(duì)電源紋波不再敏感。
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