CMOS音頻功率放大器的旁路電壓控制電路

摘要：基于CSMCO．5μm CMOS工藝設(shè)計一種帶滯回功能的高穩(wěn)定性電壓控制電路，利用遲滯比較器對旁路電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并控制電容的充放電，提高了電壓的穩(wěn)定性。Cadence Spectre仿真結(jié)果表明，該電路產(chǎn)生的電壓穩(wěn)定性高，功耗低，且其滯回功能能有效抑制噪聲。與普通的旁路電壓控制電路相比，具有更高的穩(wěn)定性和抗噪聲能力，可廣泛用于各種功率放大器內(nèi)部。
關(guān)鍵詞：CMOS；旁路電壓；比較器；電流反饋

音頻功率放大器被廣泛應(yīng)用于諸如移動電話、MP3，MP4等便攜式設(shè)備中，而為了使音頻功率放大器能正常工作，其內(nèi)部必須含有旁路電壓控制電路，以產(chǎn)生正確的直流偏置電壓使電路正常工作。這里在O．5μm CMOS工藝條件下，設(shè)計了一種采用電流反饋實現(xiàn)遲滯功能的旁路電壓控制電路。

1 電路結(jié)構(gòu)
旁路電壓控制電路包括施密特電路、比較器電路和控制電路三大部分。其整體的電路如圖1所示。下面將分別介紹。

1．1 施密特電路
集成電路的廣泛應(yīng)用為芯片添加關(guān)斷功能以降低芯片的功耗成為必需。該設(shè)計中的M25～M29組成的施密特電路就提供了此功能。當(dāng)外部引腳“SHUTDOWN”電壓Vin為低電平時，M25，M26導(dǎo)通，M27，M28截止，D點輸出高電平，此時整個電路處于關(guān)斷狀態(tài)，內(nèi)部功耗極低。隨著Vin逐漸升高，當(dāng)Vin>VTH(M28)時，M28，M29均處于導(dǎo)通狀態(tài)，則M28的漏端電壓為M28，M29對電源的分壓，近似為VDO／2．故M27仍截止。當(dāng)Vin繼續(xù)上升，M25，M26導(dǎo)通能力下降，導(dǎo)致M27的源端電壓下降，當(dāng)VGS(M27)>VTH(M27)時，M27開始導(dǎo)通，使D點電壓急劇下降，進(jìn)一步使M25，M26的導(dǎo)通減弱直至截止，此時，輸出翻轉(zhuǎn)，D點輸出低電平，電路轉(zhuǎn)為正常工作。
施密特觸發(fā)器的特點在于其可將緩慢變化的電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)檫呇囟盖偷木匦蚊}沖，所以即使外部引腳“SHUTDOWN”的電壓變化緩慢或包含噪聲，電路都能正常地工作；同時也能看出，只有在輸入大于一定電壓時，電路才會正常工作，這樣的設(shè)計提高了電路的抗干擾能力。
1．2 電壓比較器電路
比較器用于比較兩個輸入模擬信號并由此產(chǎn)生一個二進(jìn)制輸出。而通常情況下，比較器工作于噪聲環(huán)境中，并且在閾值點檢測信號的變化。當(dāng)一個包含噪聲的信號加在沒有遲滯功能的比較器的輸入端，會使比較器的輸出充滿噪聲，甚至有可能出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。故在設(shè)計時往往借助正反饋以實現(xiàn)滯后功能，使電路具有一定的抗噪聲能力。這種正反饋往往分為外部正反饋和內(nèi)部正反饋，又由于外部正反饋所需的高精度的電阻在集成電路中很難實現(xiàn)，所以內(nèi)部正反饋得到了更為廣泛的應(yīng)用。