LME49810雙極輸入放大器應(yīng)用電路圖
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LME49810是一款雙極輸入放大器，其輸入阻抗的匹配性相當(dāng)重要。受來自正輸入埠和負(fù)輸入埠的偏置電流的影響，輸入阻抗的失配會(huì)導(dǎo)致輸入偏移電壓。該輸入偏移電壓將按照死循環(huán)增益放大。當(dāng)然，LME49810的輸入偏置電流很低，對(duì)于一般的應(yīng)用來說，出現(xiàn)在輸出的偏移電壓可以忽略。
圖1：輸入級(jí)和反饋應(yīng)用示意圖。
一般來說，通常采用的的音訊輸入設(shè)計(jì)有兩種：交流或直流耦合輸入。交流耦合輸入的優(yōu)點(diǎn)是來自前置放大器、濾波器級(jí)或編譯碼器級(jí)的放大器輸入直流偏移一般都是零，且無需在放大器中加入任何的直流伺服電路來防止直流故障。而直流耦合輸入的優(yōu)點(diǎn)則是無需使用大尺寸和昂貴的交流耦合電容；不會(huì)出現(xiàn)由交流耦合電容所產(chǎn)生的低頻失真；可減輕交流耦合RC網(wǎng)絡(luò)的噪聲。
負(fù)反饋系數(shù)：功率放大器的負(fù)反饋設(shè)置可為系統(tǒng)帶來較高的穩(wěn)定性和線性度。當(dāng)放大器在高頻工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)相位位移，而較大的負(fù)反饋系數(shù)可減輕在高頻時(shí)的不穩(wěn)定性和振蕩。在分離放大器系統(tǒng)中，高反饋系數(shù)將會(huì)引起很差的瞬態(tài)響應(yīng)或高頻不穩(wěn)定性。然而，LME49810擁有一個(gè)較高的開環(huán)增益，因此它的死循環(huán)增益誤差和電源紋波抑制會(huì)較小，可以最大化電路中的負(fù)反饋，因而提高系統(tǒng)的線性度。通常，建議采用30dB至40dB的電壓增益。
圖2：輸出偏置電路結(jié)構(gòu)。
補(bǔ)償：放大器的補(bǔ)償是用來調(diào)節(jié)開環(huán)增益和相位性能，以便當(dāng)反饋被關(guān)閉時(shí)能把系統(tǒng)穩(wěn)定下來。一般來說，要獲得較高的穩(wěn)定性補(bǔ)償越大越好?？墒?，補(bǔ)償越大，音訊芯片的頻寬和壓擺率就越低，而較低的壓擺率會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生出較柔和的音訊特性，相反較高的壓擺率則可產(chǎn)生較清晰和真實(shí)的音訊特性。LME49810的密勒補(bǔ)償是透過在‘Comp’和‘BiasM’接腳之間加插一個(gè)電容來實(shí)現(xiàn)的，最適合的電容取值范圍是10p到100p。此外，補(bǔ)償電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)應(yīng)較低，以避免電容的等效串聯(lián)電阻引發(fā)潛在零點(diǎn)。在一般情況下，采用陶瓷電容要比采用電解電容的效果更好。
靜音：MUTE接腳是由流進(jìn)的電流量所控制。從50uA到100uA為‘PLAY’模式，而低于50uA的為‘MUTE’模式。建議不要讓流進(jìn)MUTE接腳的電流超出200uA。
輸出偏置：LME49810有兩個(gè)用來設(shè)定偏置的專用接腳(BIASP和BIASM)，可以提供一定的輸出偏置電流。可變電阻器Rpot可用來調(diào)節(jié)輸出級(jí)的偏置電流，將Rpot+ R b1的電阻降低可以提高偏置電壓。倍增器QMULT用來補(bǔ)償偏置電壓以防止雙極輸出晶體管出現(xiàn)熱漂移。QMULT必須與輸出晶體管連接在相同的散熱器上。
輸出晶體管：音訊功率放大器中最常見的輸出級(jí)是圖3所示的射極跟隨器。它通常都被稱為雙射極跟隨器或達(dá)林頓管。其中第一個(gè)跟隨器會(huì)作為輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)器。
圖3：輸出射級(jí)跟隨器。
射極跟隨器的大訊號(hào)線性度主要取決于負(fù)載的大小。隨著負(fù)載增加(即負(fù)載電阻減少)，輸出電流亦同時(shí)會(huì)增加。受RE和位于高電流密度的β滾降的影響，BJT電流增益會(huì)減少。這種情況下，可能會(huì)降低線性度并增加在輸出級(jí)的失真。對(duì)于比較高功率的應(yīng)用來說，建議采用多級(jí)輸出來維持高電流和更佳的線性度。LME49810音訊驅(qū)動(dòng)器擁有約50mA的輸出電流，它可以根據(jù)要求配置成達(dá)靈頓管或平行晶體管輸出。
輸出級(jí)晶體管放大匹配：雙射極-跟隨器或達(dá)林頓管通常都擁有一個(gè)高的電流增益系數(shù)Ic=βIb。為了提高輸出級(jí)的穩(wěn)定性，負(fù)極端和正極端的電流放大必須匹配。
圖4：射級(jí)負(fù)反饋電阻的應(yīng)用。
對(duì)平行晶體管配置來說，必須確定中等功率晶體管的驅(qū)動(dòng)能力。中等功率晶體管的輸出電流(Ic)必須大于高功率晶體管的最小驅(qū)動(dòng)電流(Ib)以免在中等功率晶體管級(jí)上出現(xiàn)過載。
輸出晶體管的電壓范圍：VCBO和VCEO電壓的最大范圍必須大于電源電壓的軌到軌范圍。對(duì)于一個(gè)有+/-100V電壓供應(yīng)的放大器，晶體管的電壓額定應(yīng)該高一點(diǎn)以保證它能夠在規(guī)定以內(nèi)正常地運(yùn)作。
射極電阻器RE：在高功率的音訊放大器應(yīng)用中，輸出晶體管的匹配性、電流平衡和保護(hù)對(duì)于功率放大器的線性度來說非常重要。建議采用射極負(fù)反饋電阻器RE來改善輸出晶體管的匹配性和電流平衡能力。因此，我們建議在實(shí)際的高功率音訊放大器應(yīng)用中加入這種電阻。然而，將RE與輸出晶體管串聯(lián)在一起會(huì)降低放大器的線性度。電阻RE是交越失真的主要失真來源。當(dāng)輸出晶體管的一端關(guān)閉而另一端開啟時(shí)便會(huì)出現(xiàn)這種失真。因此，必須最佳化RE值并且盡可能的將RE維持在較低水平，這樣可以降低對(duì)非線性度的影響。
圖5：音訊放大器的輸出可配置結(jié)構(gòu)。
改善交越失真的最有效方法便是減少RE的電阻。對(duì)于相同數(shù)值的RE，一個(gè)平行形式的輸出可降低用來改善線性度的整體RE電阻值。同時(shí)，假如每一個(gè)級(jí)的RE都較大，那便可為輸出晶體管帶來更佳的匹配性和電流平衡。此外，RE也關(guān)系到輸出的功率損耗。對(duì)于一個(gè)相同的RE，較大的輸出電流會(huì)導(dǎo)致較大的功率損耗。RE的值取決于并聯(lián)輸出晶體管的數(shù)量和揚(yáng)聲器的負(fù)載。建議采用足夠功率的0.1到0.5Ω電阻器。
輸出網(wǎng)絡(luò)：功率放大器最常用的輸出網(wǎng)絡(luò)為‘Zobel’，所有的輸出網(wǎng)絡(luò)都只有一個(gè)目標(biāo)，這便是改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！甖obel’網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)功能是保護(hù)放大器的輸出以免受到揚(yáng)聲器線圈內(nèi)電感所影響。這里建議的‘Zobel’網(wǎng)絡(luò)中電阻器和電容串聯(lián)在一起，并且從放大器的輸出連接到接地。
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