音频功放芯片中AB类输出运放的设计

      1 引 言

       众所周知，AB类音频功放具有比A类更高的效率(一般在50％左右)，比B类更低的交越失真[1]，广泛应用于各种手机和MP3等便携式设备中，是现在音频功放市场上的主体力量

       输出运放是音频功放芯片的核心部分，占其绝大部分版图面积，他的性能和集成度直接影响到整个音频功放芯片的各性能参数及其面积大小

       近年来，随着移动电话，PDA，MP3，MP4等便携式设备的广泛应用和不断发展，对音频功放芯片的要求也越来越高高性能，低功耗和高集成度是其发展的方向而这也是对其中的输出运算放大器模块提出的要求

       本文在N阱CM()S工艺的基础上，采用0．6 μm DP-DM工艺，设计了一个较小静态功耗，小输入失调电压，高增益，高共模抑制比和电源抑制比，大输出摆幅，较高带宽，以及THD很小的输出功率运算放大器，可适用于大部分AB类音频功放芯片

       2 电路设计

       整个电路分为两级，前一级是差分输入电路，后一级是功率管推挽式输出

       2．1 运放结构的选择

       对于输出功率运算放大器，设计重点是前一级的差分输入电路，希望其拥有尽可能高的开环增益和单位增益频率，同时还要考虑速度、共模抑制比、电源抑制比、功耗等方面性能的限制

       共源共栅结构的差分电路具有很高的电压增益，与简单结构的两级运放相当，而且具有更好的频率特性在文献[2]中比较了3种不同结构的差分电路现在比较常见的共源共栅结构有套筒式和折叠式2种，如图1所示图1(a)是套筒式共源共栅差分运放，他的优点是频率特性好，功耗小[2]缺点是支路上"层叠"的管子太多，造成较小的输入共模电平范围和输出摆幅，不适合在低压下工作图1(b)是折叠式共源共栅差分运放，他的频率特性与套筒式相当[2]相对套筒式，主要优点在于具有更大的输入共模电平范围，因为他在输入管上端并不"层叠"一个共源共栅管，以及更大输出摆幅缺点在于输入对管要求外加偏置电流，消耗了更大的功率

       从应用角度考虑，以上2种电压增益和频率特性相当 的运放结构中，套筒式结构要求较高的供电电压，以及在 输入共模电平范围方面的局限，使他不适合应用于功放的 输入级电路尽管折叠式共源共栅结构有更大的功耗，他 更适合于这里的设计要求而他要求的最低供电电压也 在可接受范围之内