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PWM型免滤波D类音频功率放大器芯片的设计

谢金纯  
【摘要】: 传统的音频功率放大器主要有A类、B类、AB类。这三类线性音频功率放大器各有其优点,比如它们的THD都很小,但是他们有一共同的缺陷,就是它们的效率都低于50%,从而导致电池寿命减短、散热量增大。随着便携式多媒体电子设备的发展,人们对音频功率放大器的要求更加趋向高效、节能和小型化,所以高效率D类音频功率放大器越来越受到人们的重视。 本文设计了一种PWM型免滤波D类音频功率放大器,该功率放大器采用以幅值为1V,频率为300KHZ且斜边失真小于1‰的双边三角波为载波的PWM调制方式,内部设有前置运算放大器、三角波振荡器、脉宽调制(PWM)比较器,防脉冲电路,功率输出电路和短路保护电路。该功率放大器能够在2.5V—5.5V的电源电压工作,能为4Ω负载提供2W的额定输出功率。且该功率放大器的主要特色在于低失真、高电源电压抑制比、免滤波。仿真可得输出信号的典型总谐波失真小于0.08%,整个系统在217HZ的PSRR值为87dB。 本文对各模块电路的设计做了详细介绍,给出了仿真波形,以及系统在各种情况下的THD值,并估算了其PSRR值。该功率放大器采用0.6um CMOS工艺实现,所设计成的芯片版图大小为2.1mm×2.1mm。


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