针对便携式设备中音频电路的设计指南

2014-01-27 11:00 来源:电子信息网 作者:蒲公英

输出耦合电容

传统的单电源放大器在输出端会有一个直流偏置电压,典型值为电源电压的一半,馈入扬声器之前需要将该直流分量从信号中去除(为了避免损坏音频线圈),通常需要较大的输出电容来实现直流滤波。

为了避免对音频信号低频成分产生大的衰减,要求使用大电容。如果设计者需要特别平坦的通带响应,而且通带拓展至较低频率(小于100Hz),则需选择大尺寸且价格昂贵的输出电容。例如100uF的电容,以便在32Ω负载条件下获得低达50Hz的频响。当放大器开启时,如此大的电容也会导致开启过程的咔嗒声。隔直电容以及扬声器的负载一起构成一个高通滤波器。当将直流偏置以阶跃电压形式加在隔直电容输出端时,电容的负载端会同时升高,并且按照电容大小以及负载确定的时间常数衰减。这个脉冲信号通过扬声器产生可闻杂音。

为了消除咔嗒声,最流行的方式是采用“无电容放大器”。通常,这样的放大器使用另外一个放大器为扬声器提供偏置,或配置成差分输出(BTL)放大器。最好的无电容放大器可直接与扬声器连接(Maxim称其为DirectDrive),并且不需要偏置放大器或差分输出。

DirectDrive放大器包含一个内部反相电荷泵,由电荷泵为输出级产生负电压。通过正、负电源驱动输出级,因为输出信号偏置在地电位,放大器不再需要为扬声器提供偏压。设计者可将两个大的输出耦合电容换成一对小的电荷泵电容。DirectDrive放大器的动态范围是传统放大器或偏置放大器的两倍。

图7A-7D展示了三款单电源放大器,图A为输出端使用隔直电容的传统立体声音频放大器;图B为一款使用第三个放大器产生偏置电压的“无电容”放大器;图C为信号通路上毋需任何电容的DirectDrive放大器;差分输出放大器如图D所示。

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图7:传统单电源音频放大器及新型“无电容”音频放大器。

直接与扬声器连接可以大大降低开机、关机时的咔嗒/砰砰声。这种情况下,咔嗒声仅与放大器的输出失调有关。DirectDrive放大器的典型输出失调电压为±1mV至±5mV,启动时小的失调电压阶跃仅产生极小的开启瞬态响应,会被听力敏感的人所觉察。

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放大器 音频电路

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