音频是便携式消费类电子设备不可或缺的一个重要组成部分。集成耳机音频功率放大器有助于放大低功耗基带音频信号,以在使用耳机时驱动清脆、清晰的音 频。另外,这些放大器都需要具有极高的效率,以实现更长时间的电池寿命。为了迎接这种挑战,广大设计人员将使用 G 类音频放大器拓扑结构。
典型的线性音频放大器拓扑结构为 A 类、B 类、C 类和 AB 类。虽然这些音频放大器均为线性;但它们的效率并不是很高。
图 1 各种放大器拓扑的导电角
效率的定义为输出功率(向负载提供的功率)与输入功率(从电池吸取的功率)的比,用百分比表示。更高的效率意味着以热损耗形式浪费的电池功率更少。为了改善便携式音频设备的电池使用寿命,放大器需要更高的效率。
AB 类(线性)放大器具有固定的电源轨,消耗固定量的电源电流,以获得理想的输出电压。在桥接式负载 (BTL) 状态下,该电源电流等于输出电流。通过负载的电源电流致使所有输出 MOSFET 出现压降。MOSFET 压降增加的这些电流,在放大器中形成较大的功耗,这就是 AB 类放大器效率仅为 50% 的原因。
什么是 G 类拓朴?
在极高电平条件下,G 类拓扑为一种多电源的 AB 类拓扑变体。G 类拓扑充分利用了典型音频/音乐源都具有极高峰值因数 (10-20dB) 的这一有利条件。这就意味着峰值音频信号高于平均音频信号 (RMS)。大多数时候,音频信号都处在较低的幅值,极少时间会表现出更高的峰值。
新型 G 类拓扑使用自适应降压转换器,以产生随音频信号移动的电源电压。它为大多数平均音频信号产生有充足余量的低电源电压,并切换至高电源电压来适应偶发的峰值 电压。由于电源的自适应特性,高峰值因数的典型音乐/音频源的功耗得到极大降低。这样便带来更低的电池电流消耗,从而获得比 AB 类构架更高的效率。
这种电源电压为自适应型。它在高音量音频信号时升高,从而防止大峰值电压失真,同时在小音频峰值时下降来降低功耗。
G 类拓朴工作原理
图 2 描述了 G 类放大器的运行情况,其在低音频电压峰值时的电源电压为 1.3V,并在高峰值时自适应升高至 1.8V。我们使用一个降压 DC/DC 转换器来产生这些低电源轨(请参见图 3)。
图 2 G 类拓扑自适应移动放大器电源实现节能
图 3 G 类耳机放大器结构图
G 类放大器使用自适应电源轨,并利用一个内置降压转换器来产生耳机放大器正电源电压 (HPVDD)。充电泵对 HPVDD 进行反相,并产生放大器负电源电压 (HPVSS)。这样便让耳机放大器输出可以集中于 0V。音频信号幅值较低时,降压转换器产生一个低 HPVDD 电压 (HPVDDL)(请参见图 2)。这样便在播放低噪声、高保真音频的同时最小化了 G 类放大器的功耗。
如果由于高音量音乐或者瞬态峰值音频幅值增加,则降压转换器产生一个高 HPVDD 电压 (HPVDDH)。HPVDD 上升速率快于音频峰值上升时间。这样便可防止音频失真或削波。音频质量和噪声层不受 HPVDD 的影响。这种自适应 HPVDD 在避免削波和失真的同时最小化了电源电流。由于正常的听力水平在200mVRMS以下,因此 HPVDD 最常位于其最低电压 HPVDDL。所以,相比传统的 AB 类耳机放大器,G 类放大器拥有更高的效率。
关键字:放大器 G类耳机放大器
编辑:王磊 引用地址:G类拓扑自适应移动放大器电源节能设计
推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 23:01
RDA发布“Easy-WiFEM”射频前端子品牌
上海2017年5月8日电 /美通社/ -- 作为中国领先的射频及混合信号芯片供应商,紫光展锐旗下锐迪科微电子(以下简称“RDA”)今日宣布推出“Easy-WiFEM”射频前端子品牌,该品牌涵括RDA全系列Wi-Fi射频前端芯片,包括RWL52XX、RWL53XX、RWL22XX、RWL23XX等,涵盖2.4GHz和5GHz频段。 作为短距离高速率的通信技术,Wi-Fi已经在全球范围内得到了普遍应用。IEEE 802.11ac Wi-Fi技术可以轻松实现千兆级数据传输,更是广泛应用于高速率、高密集度的局域通信场景中。由于802.11ac技术要求更宽的信道带宽、更高调制的模式以及更多的空间流个数,这对射频前端芯片的线性度、功耗及可
[网络通信]
可用于大功率单极电源的500W功率放大器输出电路
可用于大功率单极电源的500W功率放大器输出电路
电路的功能
本电路是功率放大器的输出电路,负载为8欧,有效输出为500W,输出电压为180VP-P,输出电流峰值可达10A以上,所以它也可用于高输出单极电源。电源电压为正负95V即使低些也无须改变电路参数。
电路工作原理
负载为8欧时,为了输出500W的功率,根据VCC=√8RLP,VCC应为179V,再将损耗电压考虑在内,可采用正负95V双极电源。四个并联流入的总集电极电流IO(MAX), 根据IO(MAX)=√2PO/RL公式计算,约为11.2A,应配备能供给这样电流的电源。
如果TT5~TT12各晶体管的直流电流放大率HFE2最低为50,
[模拟电子]
TI推出高精度差动放大器INA149
日前,德州仪器 (TI) 宣布推出业界最高精度差动放大器,充分满足高达 +275 V 高共模电压应用需求。该 INA149 支持 100 dB最佳共模抑制比 (CMRR),与同类竞争产品相比,可将整体测量精度提高 1 倍,是首款可在125 摄氏度的高温环境下具有 90 dB最低 CMRR 性能的高电压差动放大器。此外,该放大器与同类竞争产品相比,还可在将初始增益误差降低 33% 的同时,将压摆率提高 1 倍,从而可加快响应时间,增强整体系统性能。 TI 高性能模拟业务部高级副总裁 Steve Anderson 指出:“INA149 可在工业设计中实现低差动信号的最高精度测量,可为我们的客户提供具有更高性能与更高精度的产品。此外,
[模拟电子]
低噪声放大器的两种设计方法
低噪声放大器(LNA)是射频收发机的一个重要组成部分,它能有效提高接收机的接收灵敏度,进而提高收发机的传输距离。因此低噪声放大器的设计是否良好,关系到整个通信系统的通信质量。本文以晶体管ATF-54143为例,说明两种不同低噪声放大器的设计方法,其频率范围为2~2.2 GHz;晶体管工作电压为3 V;工作电流为40 mA;输入输出阻抗为50 Ω。 1 定性分析 1.1 晶体管的建模 通过网络可以查阅晶体管生产厂商的相关资料,可以下载厂商提供的该款晶体管模型,也可以根据实际需要下载该管的S2P文件。本例采用直接将该管的S2P文件导入到软件中,利用S参数为模型设计电路。如果是第一次导入,则可以利用模块S-Params进行S参数仿
[工业控制]
为低噪声小功率精密放大器建立准确的Spice模型
系统工程师们需要所有类型IC的准确模型,他们需要用Spice模型来运行复杂的电路仿真。早期的Spice模型几乎没有什么非线性元件,需要以准确性为代价而获得尽量少的仿真时间,而新方法增加了非线性元件的数量,并改进了准确性。对于小功率低噪声运算放大器,可以建立一种多级的模型。模型采用了Analog Devices公司的工作成果(参考文献1),需要对小功率低噪声精密放大器的建模作一些架构上的改变。模型架构上要通过八级来处理输入信号。用一个手持计算器就可以简单地算出八级的一些参数。要理解建模过程,必须有使用Spice的经验。
虽然较高速放大器有多个极点和零点,但本模型是针对单极的10 MHz放大器。它可以仿真放大器的主要AC与D
[工业控制]
高精度双路相敏放大器的设计(二)
1.2.4 低通滤波器
低通滤波器用来通过低频信号,抑制或衰减高频信号。在该产品中采用一阶低通滤波器。电路如图8所示。
滤波器的截止:
由于滤波器的截止频率远低于输入信号频率,因此可认为滤波器的输入信号是直流分量。
KF=Uo/U3=-Rt/R8
Uo=Rt/R8·U3
=Rt/R8·2/π·Usinφ)
1.3 计算验证
由Uo=Rt/R8·2/π·Usinφ可知,Rt外接便于用户使用,那么只有输入信号幅值U和相位偏差φ是变量。取Rt=160 kΩ,R8=100 kΩ,U=1.4×7 V,
[模拟电子]
采用集成电荷泵的轨到轨放大器改善输入偏置精度
在当前的电子系统中,负电源正在消失,正电源电压也在逐渐降低。这种趋势使得 轨到轨放大器 日益流行。尽管电源电压在不断地改变,但信号电平通常保持不变。例如,标准的视频信号为2V,当电源电压降低到2V时,放大器/缓冲器必须线性地、准确地工作于整个2V电压范围内。本文将专门讨论轨到轨放大器输入级的发展,并详细讨论克服了轨到轨放大器缺点的输入增强电路。
为简单起见,我们的讨论仅限于MOSFET放大器。图1显示了基本运放的输入级。一个被称为差分对的晶体管对位于电流源上端,用以适应差分输入。尽管这种拓扑能够提供差分增益并抑制共模信号,但其局限性在于其工作范围。在3V的单电源条件下,输入电压范围在0~1.5V。如果输入电压高于
[模拟电子]
探究STM32G4系列控制器中运算放大器的应用
最近在开发一款产品的过程中用到了STM32G4系列的产品STM32G491,了解到该产品的一些优势,不仅其数字处理能力强大,更重要的是集成了丰富的模拟外设电路 - 多路模拟开关/比较器/运算放大器、ADC、DAC、温度传感器等,而且运算放大器的结构和增益都可以编程,非常灵活,能够满足大多数场景的应用,比如电机控制、工业设备、仪器仪表、数字电源等产品。 顺便讲一下,这颗芯片用在电赛中会非常合适 - 功能强大、产品指标较高,使用便捷。 虽然单颗器件的价格会高一些,但高集成度节省了板卡的面积,降低了BOM的整体成本,当然更重要的是其灵活性。 这颗器件的数字信号处理能力也非常强,比如带有FPU功能的Cortex M4内核能够运行到
[单片机]