应用于移动领域的d类音频放大器的设计集成电路工程专业论文.docx

第 一 章概 述1.1 班 沦 背 寰掀 意 戈随 着 半 导 体 工 业 技 术 的 快 速 发 展 ，电 子 产 业 步 入 了移 动 领 域 的 新 纪 元 ，集 成 化 、小 型 化 、便 携 化 成 为 电 子 产 品 发 展 的 方 向 和 动 力 。便 携 式 电子 产 品 的 主 要 供 电方 式 是 电 池 供 电 ， 这 使 得 效 率 成 为 电 路 设 计 时 需 要 考 虑 的 一 个 至 关 重 要 的 因 素 。音 频 产 品 在 现 今 消 费 类 电 子 产 品 占有 很 大 的 比 重 ，便 携 式 的 音 频 播 放 器 更 是 成 为 了 最 流 行 的 产 品 。 用 于 放 大 音 频 信 号 的 音 频 功 率 放 大 器 位 于 音 频 设 备 的 末 端 ， 是 音 频 设 备 不 可 或 缺 的 部 分 。音 频 功 率 放 大 器 的 负 载 电 阻 通 常 为 4 到 32 欧 姆 ，工 作 频 率 为 20 日z一2 0 K H zll]。常 见 的 音 频 功 率 放 大 器 根 据 放 大 方 式 的 不 同 分 为 A 类 、 B 类 、A B 类 和 。类 。 其 中 ，A 类 、 B 类 和 A B 类 为 线 性 功 率 放 大 器 ， 。类放 大 器 为 开 关 音 频 放 大 器 。线 性 功 率 放 大 器 具 有 失 真 小 、高 保 真 的 特 性 ，它 们 一 直 长 期 占据 着 音 频 市 场 。 为 了 保 证 线 性 工 作 ，线 性 放 大 器 的 M O S 管 工 作 在 饱 和 区 ， 始 终 有 电流 从 电 源 通 过 放 大 器 流 向 地 。 这 种 工 作 方 式 导 致 线 性 功 率 放 大 器 的 实 际 工 作 效 率 只 有30 % 一50 % [z][3]， 从 而 产 生 大 量 的 热 量 ， 需 要 额 外 的 散 热 器 件 来 散 热 。 而 散 热 器 件 一 般 占据 很 大 的 空 间 ， 这 说 明 线 性 功 率 放 大 器 不 适 合 应 用 在 便 携 式 电子 产 品 中 。。类 音 频 放 大 器 的 输 出 级 M O S 管 工 作 在 相 继 开 关 状 态 ，理 论 上 它 的 工 作 效 率 是 10 。% ，实 际 中 也 可 以达 到 80 % 一95 % 。尽 管 。类 音 频 放 大 器 具 有 高 效 率 ，但是 它 们 非 线 性 的 工 作 模 式 使 得 它 们 的 失 真 比 线 性 放 大 器 大 。 一 些 改 善 O 类 放 大 器 线 性 度 的 技 术 己经 被 提 出 并 应 用 到 便 携 式 音 频 电 子 产 品 中 。1.2斑 分 刀时为 了满 足 便 携 式 电子 设 备 的 要 求 ，音 频 功 率 放 大 器 应 该 具 备 高 保 真 和 高 效 率 这 两 个 特 性 。本 课 题 研 究 的 目的 是 设 计 一 款 应 用 于 便 携 式 音 频 领 域 的 高 保 真 、高 效 率 的 。类 功 率 放 大 器 。 为 了 降 低 放 大 器 的 失 真 ， 采 用 西 格 玛 德 尔 塔 调 制 S O M (Si g m 。一。e lt。M od o lat ion) 调 制 输 入 信 号 来 驱 动 输 出 级 。首 先 使 用 M A 下LA B 工 具 完 成 系 统 级 仿 真 ，然 后 根 据 其 结 构 用 c A 0 EN cE 工 具 完 成 电路 原 理 图 设 计 和 版 图 前 仿 真 。 该 设 计 采 用 0 .18 。m s Ml c 工 艺 实 现 ， 工 作 单 电源 电 压 为 3 .3v 。1.3坦 口之 组 织 结 对本 论 文 的 总 体 结 构 如 下 :第 一 章 介 绍 了功 率 放 大 器 在 音 频 应 用 领 域 的 背 景 知 识 ，给 出 常 见 的 音 频 功 率 放 大 器 的 种 类 ， 并 简 单 分 析 了 它 们 的 优 缺 点 。第 二 章 首 先 介 绍 了 A 类 、 B 类 、 A B 类 三 种 线 性 放 大 器 和 。类 放 大 器 的 基 本 工 作 原 理 。 分 析 了 。类 放 大 器 常 见 的 两 种 调 制 方 法 脉 冲 宽 度 调 制 pw M( P u lse 一W id th M o d u latio n ) 和 西 格 玛 德 尔 塔 调 制 S D M 的 工 作 原 理 ， 并 对 它 们 进行 了 比较 。然 后 分 析 了 半 桥 和 全 桥 这