專利名稱：高集成度btl音頻功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種音頻功率放大電路，特別涉及BTL應(yīng)用音頻功放中的失調(diào)補(bǔ)償、 增益補(bǔ)償、及相位補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
在同樣電壓下，為了得到更高的音頻輸出功率，都會(huì)采用BTL方式應(yīng)用，如圖1所示是一種比較流行的用法，本用法省去了輸出耦合電容，也降低外部分壓消耗，但是本用法有兩個(gè)缺點(diǎn)沒有失調(diào)補(bǔ)償電路，輸出外部需要補(bǔ)償電容，BTL應(yīng)用對(duì)電路輸出端的失調(diào)電壓要求特別高，如果失調(diào)處理不當(dāng)，反而會(huì)影響靜態(tài)功耗，還會(huì)產(chǎn)生很大的電流聲，在大信號(hào)輸出削波時(shí)，如果兩端增益有差別，會(huì)影響整體的輸出效率；另外BTL應(yīng)用時(shí)電路較單聲道應(yīng)用使電路更加不穩(wěn)定，相位余量變小，一般解決方式是外接IOOnF的電容，但是本發(fā)明改進(jìn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，無需外部任何補(bǔ)償電容。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明主要解決BTL失調(diào)及增益不一致問題，及電路穩(wěn)定性問題。技術(shù)方案
本發(fā)明包括4個(gè)AMP，2個(gè)跨導(dǎo)放大器，放大器A、B為主要放大器，提供主通路，放大器C、D、E組成輸出失調(diào)補(bǔ)償模塊，其中C、D還是音頻功放的上下驅(qū)動(dòng)單元，跨導(dǎo)放大器 E，負(fù)責(zé)檢測(cè)BTL兩端直流共模失調(diào)，反饋到電流控制端微調(diào)整電流，進(jìn)而減小失調(diào)，還在輸出削波時(shí)，E還可以微調(diào)增益，使輸出兩端增益完全相同，使輸出功率達(dá)到最大，效率最高， 基準(zhǔn)電流模塊，負(fù)責(zé)為輸出端提供較為準(zhǔn)確的輸出中點(diǎn)，F(xiàn)跨導(dǎo)放大器負(fù)責(zé)提供除米勒補(bǔ)償外的系統(tǒng)的頻率補(bǔ)償，其等效容量為lOOnF，為系統(tǒng)提供足夠的相位余量。有益效果由于采用了失調(diào)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，電路隨工藝的波動(dòng)，失調(diào)明顯減小，離散程度也大大降低，較沒有此補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電路，在輸出效率上面也有一定的提高，由于集成了 BTL必須的104電容，使外圍簡化，應(yīng)用更加簡單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定。


圖1 一般BTL功能框圖。圖中包括第一運(yùn)放A、第二運(yùn)放B。圖2為帶失調(diào)補(bǔ)償及頻率補(bǔ)償?shù)目驁D。圖中包括第一運(yùn)放A、第二運(yùn)放B。第三運(yùn)放C、第四運(yùn)放D、第五跨導(dǎo)放大器E、第六跨導(dǎo)放大器F。 圖3為阻抗等效圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中利用了六個(gè)放大器，其中A、B確定主通路的增益，BTL的閉環(huán)增益 GV={l+R2/(Rl+R3)}+R4/(Rl+R3)} + SGV0fE);，為了彌補(bǔ)工藝的波動(dòng)，必須設(shè)置成其
中R2=R4，R1=R3 ；如果在兩運(yùn)放增益不一致時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)共模失調(diào)，偏離中點(diǎn)，補(bǔ)償電路會(huì)啟動(dòng)，調(diào)整增益補(bǔ)償電流，適當(dāng)?shù)慕档拖认鞑ǖ倪\(yùn)放，使兩路增益完全一致。
共模失調(diào)，電路本身設(shè)置了一個(gè)基準(zhǔn)電流i0= (VCC-2Vref)/R2，假設(shè)完全對(duì)稱，沒有補(bǔ)償?shù)碾娏鞯那疤嵯?，基?zhǔn)電流被運(yùn)放A、B平分，在運(yùn)放A中流經(jīng)電阻R2電流等于運(yùn)放 B中流經(jīng)電阻R4的電流，所以A運(yùn)放輸出中點(diǎn)為
VA=iO*R2/2+Vref=Vref+VCC/2-Vref=VCC/2
設(shè)置Vref的目的是為了提高輸入端承受的最大輸入電平。同理 VB=VCC/2。實(shí)際中運(yùn)放A、B存在共模失調(diào)，運(yùn)放C、D負(fù)責(zé)檢測(cè)失調(diào)，當(dāng)輸出增益不匹配時(shí)，VO 電壓偏離中點(diǎn)，啟動(dòng)增益補(bǔ)償電路，輸出補(bǔ)償電流，進(jìn)而調(diào)整增益偏大的通道，使兩路輸出的增益相當(dāng)；當(dāng)工藝波動(dòng)引起輸出共模失調(diào)時(shí)，共模電壓檢測(cè)電路啟動(dòng)，輸出矯正電流，調(diào)整輸出中點(diǎn)，達(dá)到矯正靜態(tài)失調(diào)的作用。C、D是一簡單的閉環(huán)應(yīng)用運(yùn)放，增益設(shè)置為3 ；由于設(shè)置在輸出驅(qū)動(dòng)部分，還起到減小輸出的THD，進(jìn)而減小整體的失真度。由于采用的是BTL應(yīng)用，兩個(gè)單獨(dú)工作的系統(tǒng)A、B,組合在一起，所需要的頻率補(bǔ)償更加復(fù)雜，本發(fā)明選擇補(bǔ)償點(diǎn)在G點(diǎn)，從整個(gè)系統(tǒng)來看，假設(shè)輸入段接地，G點(diǎn)是系統(tǒng)的交流地，如果系統(tǒng)在上電、或其它干擾使A、B輸出存在高頻失調(diào)，那么G點(diǎn)存在干擾脈沖，由于是BTL應(yīng)用，此干擾經(jīng)過A、B的反饋一直持續(xù)下去，形成震蕩，此震蕩將一直持續(xù)下去，形成自激。此現(xiàn)象是不是一般的相位補(bǔ)償理論，
因?yàn)锳、B自身的頻率補(bǔ)償沒有問題，單獨(dú)工作非常穩(wěn)定，但是組合成BTL應(yīng)用，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定，需要重新額外設(shè)定補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明在G點(diǎn)設(shè)置一到地電容，作為高頻交流地， 使A、B輸出的高頻波經(jīng)反饋后直接經(jīng)補(bǔ)償電容到地，不流經(jīng)主通路，形不成正反饋。防止高頻自激。下面推導(dǎo)如何實(shí)現(xiàn)IOOnF電容。假設(shè)流入的電流為i，端口電壓為V，電阻兩端電壓為VI ，到地電容為C，等效阻抗為rin ；等效等效電容為cin ；gm跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)為A ；則滿足如下關(guān)系式
i=VR*A+VR/R (1) v=VR/j ω C*R +VR(2)
由(1)、(2)可以得出 rin=ri+cin=l/A*R+l/ j ω C*R*A (3)，等效圖如圖 3 所示。其中ri=l/A*R ；cin=l/j ω C*R*A ；ri 0，等效電容 cin= (A*R) l/jcoc，所以等效電容放大了(A*R)倍；假設(shè)跨導(dǎo)為A=10，R=IOK,內(nèi)部集成電容c=lpF，所以 Cin=(10*10k*lp)F=IOOnF;利用了較小電容，實(shí)現(xiàn)大電容的功能，消除了高頻自激。
權(quán)利要求
1.一種高集成度BTL音頻功率放大器，其特征在于包括4個(gè)AMP，2個(gè)跨導(dǎo)放大器，放大器A (1)、B (2)為主要放大器，提供主通路，放大器C (3)、D (4)、E (5)組成輸出失調(diào)補(bǔ)償模塊，其中C、D還是音頻功放的上下驅(qū)動(dòng)單元，跨導(dǎo)放大器E，負(fù)責(zé)檢測(cè)BTL兩端直流共模失調(diào)，反饋到電流控制端微調(diào)整電流，進(jìn)而減小失調(diào)，還在輸出削波時(shí)，E還可以微調(diào)增益， 使輸出兩端增益完全相同，使輸出功率達(dá)到最大，效率最高，基準(zhǔn)電流模塊負(fù)責(zé)為輸出端提供較為準(zhǔn)確的輸出中點(diǎn)，F(xiàn) (6)跨導(dǎo)放大器負(fù)責(zé)提供除米勒補(bǔ)償外的系統(tǒng)的頻率補(bǔ)償，其等效容量為lOOnF，為系統(tǒng)提供足夠的相位余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高集成度BTL音頻功率放大器，其特征在于放大器C(3)、D (4)、E (5)，直流共模失調(diào)調(diào)整，交流增益調(diào)整、F (6)BTL高頻網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種高集成度BTL音頻功率放大器，集成了BTL應(yīng)用所必須的結(jié)構(gòu)，無需外圍調(diào)試元件，本發(fā)明包括4個(gè)AMP，2個(gè)跨導(dǎo)放大器，放大器A、B為主要放大器，提供主通路；放大器C、D、E組成輸出共模失調(diào)補(bǔ)償模塊，其中C、D還是音頻功放的上下驅(qū)動(dòng)單元；跨導(dǎo)放大器E，負(fù)責(zé)檢測(cè)BTL兩端直流共模失調(diào)，反饋到電流控制端微調(diào)整電流，進(jìn)而減小失調(diào)，還在輸出削波時(shí)，E還可以微調(diào)增益，使輸出兩端增益完全相同，使輸出功率達(dá)到最大，效率最高；F跨導(dǎo)放大器負(fù)責(zé)提供除米勒補(bǔ)償外的系統(tǒng)的頻率補(bǔ)償，其等效容量為100nF，為系統(tǒng)提供足夠的相位余量。
文檔編號(hào)H03F3/68GK102332869SQ20111015519
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者易法友, 朱慧, 王海兵 申請(qǐng)人:無錫友達(dá)電子有限公司