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关于高性能音频放大器的设计准则与技巧

上网日期: 2009年02月19日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:音频放大器? 音频驱动器? 设计技巧?

作者: Kenneth Lee
资深产品应用工程师
美国国家半导体

现在许多传统高功率音讯放大器的每通道输出功率在100瓦以上,并且大多采用分离式的电路组件。因此,为了确保输出的稳定性和音效,工程师通常需要花很大精力对高传真音频放大器进行匹配和调节。

本文以美国国家半导体的音频驱动器LME49810为例进行说明,该组件可提供200V的峰峰值输出电压摆幅,并可驱动不同类型的输出级,适合高阶消费和专业级音讯应用,包括主动录音室监视器、超重低音扬声器、音频/视讯接收器、商用扩音系统、非原厂音响、专业级混音器,分布式音讯和吉他放大器等。此外,也适用于各类高电压及低失真要求的产业用音频系统。可为音频系统提供更精简的设计,协助设计人员更容易的开发出高性能音频系统,实现更高的稳定性和一致性,大幅减少系统研发和生产时的分离式组件匹配及调节工作。

设计技巧

采用美国国家半导体的音频驱动器来设计高质量音频系统的方法有很多。以下为设计建议。

输入级:输入级设计是放大器最关键的一环。透过来自反馈的讯号进行相减,输入级会产生一个误差讯号,然后把这个误差讯号驱动到输出。该误差讯号通常很小,足以为放大器提供足够的线性度。

LME49810是一款双极输入放大器,其输入阻抗的匹配性相当重要。受来自正输入埠和负输入埠的偏置电流的影响,输入阻抗的失配会导致输入偏移电压。该输入偏移电压将按照死循环增益放大。当然,LME49810的输入偏置电流很低,对于一般的应用来说,出现在输出的偏移电压可以忽略。

图1:输入级和反馈应用示意图。
图1:输入级和反馈应用示意图。

一般来说,通常采用的的音讯输入设计有两种:交流或直流耦合输入。交流耦合输入的优点是来自前置放大器、滤波器级或编译码器级的放大器输入直流偏移一般都是零,且无需在放大器中加入任何的直流伺服电路来防止直流故障。而直流耦合输入的优点则是无需使用大尺寸和昂贵的交流耦合电容;不会出现由交流耦合电容所产生的低频失真;可减轻交流耦合RC网络的噪声。

负反馈系数:功率放大器的负反馈设置可为系统带来较高的稳定性和线性度。当放大器在高频工作时会出现相位位移,而较大的负反馈系数可减轻在高频时的不稳定性和振荡。在分离放大器系统中,高反馈系数将会引起很差的瞬态响应或高频不稳定性。然而,LME49810拥有一个较高的开环增益,因此它的死循环增益误差和电源纹波抑制会较小,可以最大化电路中的负反馈,因而提高系统的线性度。通常,建议采用30dB至40dB的电压增益。

图2:输出偏置电路结构。
图2:输出偏置电路结构。


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