一款改進(jìn)型AB類音頻功率放大器的設(shè)計(jì)

由圖3可知，音頻輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入級(jí)產(chǎn)生差分信號(hào)Iin+，Iin-，輸出信號(hào)又分別進(jìn)入下一級(jí)差分放大器A直接控制輸出功率管的柵極電壓，從而實(shí)現(xiàn)Rail-to-Rail AB類輸出。靜態(tài)時(shí)，bIB1=IM4，aIB2=IM2，令a=K2／K1，b=K4／K3，當(dāng)IB1=IB2時(shí)可以得出輸出級(jí)的靜態(tài)電流Iout=aIB1=bIB2。
當(dāng)運(yùn)放正常工作時(shí)，輸出級(jí)電流為
IM2=a(A△I+IB1)
IM4=b(-A△I+IB2) （13）
其中，A為差分放大器A的增益，△I=Iin+-Iin-，該差分放大器的具體電路如圖4所示。

在圖4中，一組差分放大器由M15，M16，M17，M18，M19，M20，M21，M22，M23，M24，M25組成，輸出級(jí)為Voutn，用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)PowerNM OS管的柵極。當(dāng)差分輸入端INP比INN電壓低時(shí)，Voutn端電流會(huì)變大，而由于M16，M17為電流鏡結(jié)構(gòu)，所以多余的電流通過(guò)M18到地，而M18，M15又為電流鏡結(jié)構(gòu)，故M18，M15漏電流基本相等，增加的電流通過(guò)M22鏡像給M23使運(yùn)放的電流變大，實(shí)現(xiàn)正反饋。同樣當(dāng)INN端電壓低于INP端電壓時(shí)，流過(guò)M18的電流減小，從而減小運(yùn)放所消耗的電流。M18的二極管連接可以確保Voutn端有一個(gè)最低電壓，進(jìn)而保證PowerNMOS管始終不會(huì)關(guān)斷。
另一組差分放大器由M26，M27，M28，M29，M30，M31，M32，M33，M34，M36，M37組成，輸出級(jí)為Voutp，用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)PowerPMOS管的柵極。具體電路實(shí)現(xiàn)方式與前一個(gè)運(yùn)放相同，M28的二極管連接確保Voutp端有一個(gè)最高電壓，從而使PowerPMOS管始終不會(huì)關(guān)斷。
通過(guò)兩個(gè)運(yùn)放分別控制兩個(gè)功率管，避免因PMOS管與NMOS管的不匹配而引起的誤差，同時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)運(yùn)放的增益進(jìn)而控制兩個(gè)功率管的柵壓，使功率管在要求的功率指標(biāo)內(nèi)有最小的寬長(zhǎng)比，進(jìn)而節(jié)約芯片的面積。兩個(gè)二極管連接的MOS管M18，M28分別保證兩個(gè)功率管在任何狀態(tài)下輸出電流都不為零，改善了輸出的失真特性。