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ab类音频功率放大器的设计

AB类音频功率放大器的设计

作者：陈晓光沈阳工业大学

学位级别：硕士

随着科技水平的提高,功率集成电路发展迅速。功率集成电路(PIC)是指将高压功率器件与信号处理系统及外围驱动电路、接口电路、保护电路、检测电路等集成在同一芯片上的集成电路。音频功率放大器是功率集成电路中的一个重要组成部分,并... 详细信息

随着科技水平的提高,功率集成电路发展迅速。功率集成电路(PIC)是指将高压功率器件与信号处理系统及外围驱动电路、接口电路、保护电路、检测电路等集成在同一芯片上的集成电路。音频功率放大器是功率集成电路中的一个重要组成部分,并且广泛应用于消费类电子产品中。我国是全球最大的消费类电子商品市场和生产基地,音频功放的需求曰益倍增,因此研究音频功率放大器具有非常实际的意义。本论文在设计高开环增益稳定的ab类CMOS功率放大器的过程中,首先从电路的基本结构着手,研究了各种功放电路的优缺点,根据设计指标确定符合要求的电路形式。采用三级结构分别设计了双端输入双端输出差分放大电路的输入级,电压放大级,互补对称推挽式功率输出级。辅助电路包括静音驱动电路和偏置电路。然后用功率预算和电流分配的方法设计器件参数,最后利用计算机仿真。结果显示,放大器0dB增益带宽达到100KHz,静态电流为4mA,在32Ω负载的情况下最大输出电流可以达到41mA,输出功率达到54mW,总谐波失真+噪声(THD+N)小于0.1%。放大器低频开环增益为96.8dB,具有优良的闭环稳定性和抗电源噪声干扰能力,在5V电源供电的情况下输出电压摆幅达到1.31V。另外,为了改进功率放大器输入电压范围,一种互补折叠式共源共栅结构代替原有的共源共栅结构。最后,芯片版图设计采用了0.6μm的N阱硅栅双层金属CMOS版图设计规则,大尺寸的PMOS管和NMOS管采用并联晶体管结构,共用源区和漏区,进一步减小了芯片面积。

关键词： ab类共源共栅音频功率放大器

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高线性度CMOS射频ab类功率放大器设计

微电子学与计算机 2014年第6期31卷 145-148页

作者：陈晓飞沈军张力林双喜华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 武汉工程大学电气信息学院湖北武汉430073

CMOS射频ab类功率放大器广泛应用于单片集成无线芯片内.采用恒定最大电流的方法对其效率进行分析,采用归一化输入电压的方法对其线性度进行分析.利用ab类功率放大器系统增益的非线性与CMOS跨导非线性相互补偿,提高了CMOS射频ab类放大器... 详细信息

CMOS射频ab类功率放大器广泛应用于单片集成无线芯片内.采用恒定最大电流的方法对其效率进行分析,采用归一化输入电压的方法对其线性度进行分析.利用ab类功率放大器系统增益的非线性与CMOS跨导非线性相互补偿,提高了CMOS射频ab类放大器的线性度.基于TSMC 0.18μm CMOS混合信号工艺,设计了一款两级射频ab类功率放大器.该射频功率放大器差动输入,单端输出,工作频段为804~940MHz,工作电压为3V.仿真指标为:增益为11dB,输出1dB压缩点为17.2dBm,OIP3为18.2dBm,附加效率为37%.

关键词： ab类射频功率放大器 CMOS 线性度效率

高性能ab类折叠共源共栅CMOS放大器设计

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微电子学 2013年第3期43卷 333-336页

作者：宁宁倪春晓李靖宋文青朱波徐双恒郑杰电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054

设计了一种高性能ab类折叠共源共栅CMOS音频放大器。该放大器的输入级采用折叠共源共栅结构,可以优化输入共模范围,提高增益;输出级采用ab类推挽结构,实现了全摆幅输出。基于65nm/2.5VCMOS工艺,对整个电路进行Hspice仿真。结果表明,设... 详细信息

设计了一种高性能ab类折叠共源共栅CMOS音频放大器。该放大器的输入级采用折叠共源共栅结构,可以优化输入共模范围,提高增益;输出级采用ab类推挽结构,实现了全摆幅输出。基于65nm/2.5VCMOS工艺,对整个电路进行Hspice仿真。结果表明,设计的放大器开环增益为140dB,电源抑制比为138dB,共模抑制比为117dB,总谐波失真为-113dB。该放大器已被应用于音频Σ-ΔA/D转换器的设计中。

关键词： ab类折叠共源共栅音频放大器 A D转换器

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具有温控保护的低谐波失真ab类音频功放

半导体技术 2008年第7期33卷 617-621页

作者：邹连英杨彪张俊武汉工程大学电气信息学院武汉431073 华中科技大学电子科学与技术系武汉431074

设计了一款应用于电视机、PC音响等系统的ab类四通道音频功率放大器。实现最低谐波失真为0．148％。同时提出了一种新型BE结负温反馈温度监控保护电路。在电路中设置温度传感器，当芯片温度高于150℃或局部温度高于180℃时，关断功率输... 详细信息

设计了一款应用于电视机、PC音响等系统的ab类四通道音频功率放大器。实现最低谐波失真为0．148％。同时提出了一种新型BE结负温反馈温度监控保护电路。在电路中设置温度传感器，当芯片温度高于150℃或局部温度高于180℃时，关断功率输出级2．8ms。使用先进3μm高压双极型工艺进行版图设计并成功流片。对芯片实测显示，此功放可提供1～50W的功率输出，输出效率达到35％，总谐波失真小于1％。

关键词：功率放大器低谐波失真温度保护 ab类

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射频ab类线性功率放大器的设计与仿真

射频AB类线性功率放大器的设计与仿真

作者：黄胜龙北京邮电大学

学位级别：硕士

射频功率放大器作为无线通信系统中发射机的核心部分,直接决定了整个发射机的工作性能。目前射频功率放大器在学术界和工业界获得了广泛的研究与应用,它的输出效率和线性度指标更是研究中的重点。本文根据通信系统的实际需求设计了一个... 详细信息

射频功率放大器作为无线通信系统中发射机的核心部分,直接决定了整个发射机的工作性能。目前射频功率放大器在学术界和工业界获得了广泛的研究与应用,它的输出效率和线性度指标更是研究中的重点。本文根据通信系统的实际需求设计了一个射频ab类功率放大器,所做的主要工作如下所述：(1)介绍射频功率放大器的理论知识,包括晶体管的类别,双端口网络理论,传输线理论以及阻抗匹配技术,这些基础知识是设计射频电路的基础;(2)叙述了射频功率放大器的类别、设计指标和改善其性能的关键技术,然后对线性功率放大器的输出效率进行了理论分析;(3)详细阐述了基于ADS软件设计ab类功率放大器的具体过程,利用负载牵引技术设计了放大器的匹配网络;(4)简要设计了功率放大器的保护电路,包括功率检测和温度检测功能,当功率放大器工作异常时能够发出报警信号,严重时切断电源,保护接收终端;(5)制作功率放大器的PCB并进行散热器与外壳的组装,对其实际性能进行了测试与分析。本文设计的ab类功率放大器采用两级放大的模式,驱动级和末级放大电路分别采用Freescale公司的MMG3006NT1与MRF5S9070N晶体管,工作频率为880MHz,输出功率约为45dBm(30W),增益约为30dB,功率附加效率约为35%,同时具有温度和功率检测与报警功能。功率放大器PCB选用1mm厚,相对介电常数为3.5的FR-4印制环氧树脂板材。论文最后对所做工作进行了总结。

关键词：功率放大器 ab类线性负载牵引

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一款增益可调ab类音频功放的设计与实现

一款增益可调AB类音频功放的设计与实现

作者：彭磊电子科技大学

学位级别：硕士

电子信息技术几乎主宰着整个电器行业的发展，随着电子技术的不断进步发展，在功率放大器的设计上功能也在不断的更新。功率放大器在数码产品、家电中的应用也越来越广泛，与日常生活有着非常密切的关系。随着生活水平的不断提高，人们... 详细信息

电子信息技术几乎主宰着整个电器行业的发展，随着电子技术的不断进步发展，在功率放大器的设计上功能也在不断的更新。功率放大器在数码产品、家电中的应用也越来越广泛，与日常生活有着非常密切的关系。随着生活水平的不断提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。在大多数情况下，强大的系统性能，比如更好的声音效果，是促使消费者选择产品的重要因素。音频功放作为音响等各种电子设备的后级驱动放大电器，它的主要的作用就是将前级输入的音频信号进行一定的功率放大然后推动负载进行工作，为了获得良好的声效。又因为音频功放还是音响等一系列电声设备使用能量所占据最大的部分。在当今社会，音频功放仍然以模拟功放作为主流产品，模拟功功率放大器经历了十几年的不断改进和变换，其技术几乎已发展到了最高点。模拟类功率放大器放是以线性放大作为基础，功放器件分为电子管和晶体管两种。按功率放大器放的静态工作点设置可将它们分为Ａ类放大器，Ａ/Ｂ类放大器和C类放大器三种。晶体管功率放大器放的最大优点是电源转换效率相对较高（C类功率放大器最大可达55%）、体积较小、重量较轻、发热量也很小、生产成本非常低。本文所研制的是一款ab类立体声音频功率放大器，适用于2.4V~5.5V电源供电的低功耗便携式系统，在5V电源情况下，可以为8Ω负载提供1.2W连续平均功率，并且能够达到THD+N低于1%。放大器的增益由两个端口GAIN0和GAIN1控制的内置结构决定，可以配置为6dB,10dB,15.6dB和21.6dB的情况。该项目为正向设计，整个电路由偏置电路和运算放大器组成。偏置部分用于为运放电路提供合适的偏置点电压，同时实现低功耗关断、过热保护关断功能以及开启/关断噪声的抑制。

关键词：音频功放 ab类立体声增益可调

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多通道ab类音频功率放大器的设计

多通道AB类音频功率放大器的设计

作者：韩辉西安电子科技大学

学位级别：硕士

作为消费类电子产品中应用最为广泛的基本组件之一,音频功率放大器得到了越来越多的关注。低成本、多功能、高品质一直是音频功率放大器所追求的目标。论文根据目前市场应用中对音频功放的要求,完成了一款低成本、低失真、高品质的ab类... 详细信息

作为消费类电子产品中应用最为广泛的基本组件之一,音频功率放大器得到了越来越多的关注。低成本、多功能、高品质一直是音频功率放大器所追求的目标。论文根据目前市场应用中对音频功放的要求,完成了一款低成本、低失真、高品质的ab类音频功率放大器的设计。本论文的设计工作来源于西安电子科技大学超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室科研项目“功率模拟集成电路设计技术研究”,主要研究音频功率放大器芯片的设计。本论文对音频功放的结构和功能进行了系统的研究与对比并制定了ab类音频功放相应的电特性指标;提出了一种多通道的选择输入电路,通过逻辑信号控制输入信号的选择;设计了高增益大摆幅低失真的运算放大器电路,将功率输出级与电压放大级分开,提高了抗噪声能力;设计了限流保护电路和‘POP-CLICK"噪声抑制电路;可以外部调节输出电压幅度的大小,控制输出幅度;设计了静音功能和关断功能,增加了芯片的适用性,同时可以通过SE/BTL输入引脚对SE和BTL两种输出模式进行切换。芯片电路基于0.35μm5V CMOS工艺设计实现,采用Cadence软件平台进行了芯片的电路设计仿真与版图设计,仿真结果表明各项指标均达到设计要求。

关键词： ab类多通道限流保护 POP-CLICK

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射频ab类功率放大器的非线性分析与研究

射频AB类功率放大器的非线性分析与研究

作者：刘伟琴电子科技大学

学位级别：硕士

对于任何无线通信系统,都需要有发射机部分,作为发射机核心部件的功率放大器,已经成为当今通信业的一个重要研究对象。无论是几百毫瓦的手机功率放大器,还是几十瓦的基站功率放大器,甚至是几百瓦的电视功率放大器,设计的基本原则都是相... 详细信息

对于任何无线通信系统,都需要有发射机部分,作为发射机核心部件的功率放大器,已经成为当今通信业的一个重要研究对象。无论是几百毫瓦的手机功率放大器,还是几十瓦的基站功率放大器,甚至是几百瓦的电视功率放大器,设计的基本原则都是相同的。但是随着无线通信的迅猛发展,对功率放大器的效率、线性度、输出功率、带宽等指标的要求越来越高,因此如何使功放满足高线性和高效率的要求是功放研究的热点,对射频功率放大器的非线性分析与研究具有非常重要的实际意义。本文从理论上对射频功放的非线性做了深入的分析与研究,特别是射频ab类功率放大器的非线性,并通过实际功放电路验证前面的理论分析。文章首先介绍了线性功率放大器的基本理论,包括功率放大器的分类、稳定性分析、非线性分析、匹配和负载/源牵引理论。然后对传统降低导通角模式的功率放大器进行了波形分析和输出终端阻抗分析,并且介绍了放大器传输特性曲线中的膝区效应,对功率放大器的驱动信号做了讨论,在此基础上详细的分析了射频ab类功率放大器的非线性,包括了理想的传统ab类功放,射频功放器件的非线性传输特性和非线性电容效应。最后讲述了一个应用于WCDMA基站中的射频ab类功率放大器的设计过程,利用ADS仿真软件对功放电路进行了仿真优化,然后通过电路调试,使设计的功率放大器满足指标要求,并给出测试结果以及验证情况。

关键词：线性功率放大器非线性 ab类匹配网络谐波

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基于ab类功率放大器的Hi-Fi音响研制

基于AB类功率放大器的Hi-Fi音响研制

作者：田达到苏州大学

学位级别：硕士

随着半导体的发展以及人类生活水平的日益提高,高保真音响获得了越来越多的关注。我国消费类电子虽起步较晚,但是发展迅速,尤其是在家电类产品中,市场需求日益倍增。本设计根据目前市场需求设计出一款低失真,高保真,高品质的基于ab类音... 详细信息

随着半导体的发展以及人类生活水平的日益提高,高保真音响获得了越来越多的关注。我国消费类电子虽起步较晚,但是发展迅速,尤其是在家电类产品中,市场需求日益倍增。本设计根据目前市场需求设计出一款低失真,高保真,高品质的基于ab类音频功率放大的Hi-Fi音响。本论文先分析各类音频放大器的优缺点,根据设计指标要求,从ab类音频功率放大器的基本原理出发,逐一分析研究各个电路的工作原理,通过理论计算,查阅元器件规格书,并选择最佳元器件。然后通过仿真软件仿真,再根据多年来的设计经验设计出PCB板,完成了产品的设计。在最终测试中,最大输出功率达到80W,总谐波失真(THD)在0.01%以下,信噪比(S/N)达到103dB,残留噪声在150uV以下。试听后,声音还原真实,音色优美。本设计除了在性能指标上达到了设计要求,此外还增加了过流保护,低功耗待机电路。在正常的使用中,不仅保证了产品的安全性,而且从环保考虑,减小了待机消耗功率。

关键词： ab类音频功率放大器 Hi-Fi音响