單片集成音頻功率放大器廣泛應用於汽車立體聲、電視機、便攜式音頻系統,基本上也適用於在20Hz至20k Hz頻率範圍內需要10到幾十瓦的任何應用中。 消費電子領域的最新發展顯示出更高的輸出功率(~7001/V)和高保真性能與離散設計相當的趨勢。 在許多流行的音樂風格中,聲音的物理影響是音樂享受的重要組成部分。 例如爲了使主觀響度增加一倍,放大器的輸出功率應增加十倍。 而另一方面,像緊湊型光盤這樣的數字信號源的出現對失真規範提出了嚴格的要求。 因此,音頻功率放大器的設計需要圍繞着高輸出功率和低失真的要求展開。

集成的推輓音頻放大器介紹

高效率是音頻功率放大器的理想特性。 顯然,從經濟角度看,高效率是可取的。 這在電池供電的應用中尤其如此,如便攜式音響等。 更高的效率增加了電池的壽命。 然而,追求高效率的一個更重要的原因是需要減少放大器輸出級的功率耗散。 避免功率耗散引起的熱效應會降低放大器的性能,並且有可能會導致放大器的損壞。 因此,功率耗散可能是功率輸出能力的限制因素。

輸出功率和耗散

大多數集成功率放大器都有兩個單端(SE)推輓(push-pull)結構的輸出晶體管,並且使用單極電源電壓VP供電,如圖1所示。 這些晶體管可以是雙極極性或MOS晶體管,在這裏用控制電流源來表示。 一個晶體管被放置在電源VP與輸出節點之間,稱爲高側(high-side)晶體管。 另一個晶體管放置在輸出節點和接地點之間,被稱爲低側(low-side)晶體管。負載ZL 在放大器輸出和電源電壓的一半即Vp/2的節點之間連接。 在許多應用中,大型外部電容器Cext 用於實現交流信號的半電源電壓VP/2。

圖1、單端(SE)推輓輸出級配置

兩個晶體管在所謂的推拉操作中共同工作.. 推輓這個名字來源於這樣的觀察,即從放大器流出的信號電流被高側晶體管“推入”到負載中,而流入放大器的電流被低側晶體管從負載中“拉出”。 輸出電流I0 (t)與通過高側晶體管l的電流IH (t)與低側晶體管IL(t)之差,即:

當輸出電流IO爲零時,流過輸出晶體管的電流就叫做靜態電流Iq。

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