設(shè)計(jì)了一種用于驅(qū)動(dòng)耳機(jī)的AB類音頻功率放大器芯片。針對(duì)音頻功放耗電快和芯片溫度過(guò)高而損壞的問(wèn)題,通過(guò)減小差分輸入對(duì)尾電流源的大小,讓MOS管工作在亞閾值區(qū),降低了電路功耗;通過(guò)增加過(guò)溫保護(hù)電路,對(duì)芯片進(jìn)行有效的溫度保護(hù)。Cadence仿真結(jié)果表明,該電路獲得了較高的峰值負(fù)載功率與靜態(tài)功耗比值為21. 2,具有較高的電源效率。過(guò)溫保護(hù)電路在136℃時(shí)開啟過(guò)溫保護(hù),溫度回落到80℃時(shí)核心放大電路重新開啟,電路具有56℃的溫度滯回區(qū)間。測(cè)試結(jié)果表明,電路可在負(fù)載為16Ω時(shí)工作,提供92. 4 m W的功率。芯片面積在0. 5μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下為0. 893 mm²。 

【文章來(lái)源】：傳感器與微系統(tǒng). 2020,39(06)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

放大器電路

圖2為過(guò)溫保護(hù)電路原理圖，圖中包含了啟動(dòng)電路、帶隙基準(zhǔn)源電路及溫度檢測(cè)比較輸出電路。PM23-PM24,NM14-NM16構(gòu)成兩級(jí)開環(huán)比較器，以達(dá)到在對(duì)應(yīng)的溫度點(diǎn)高速開啟或關(guān)斷的功能，PM19-PM20形成一個(gè)正反饋回路，產(chǎn)生溫度滯回區(qū)間以防止溫度在臨界狀態(tài)時(shí)輸出不穩(wěn)定。如圖2所示，比較器兩個(gè)輸入端的電壓分別為VBEQ3和VR2，同相端的電壓為VBEQ3，反相端的電壓為VR2。電路工作原理為:假設(shè)在常溫下，此時(shí)VR2<VBEQ3，比較器的正端電壓高于負(fù)端電壓，OUT為高電平。隨著溫度的升高，IPTAT增大，VR2也隨之增大。同時(shí)，三極管的正向?qū)妷篤BEQ3下降，當(dāng)VR2>VBEQ3的一瞬間，比較器翻轉(zhuǎn)，OUT為低，控制圖2中的PM25,PM26和PM27導(dǎo)通，拉高放大器P管偏置電壓，OUT信號(hào)通過(guò)反相器控制圖2中NM17,NM18和NM19，拉低N管偏置電壓，從而關(guān)斷放大器的偏置，啟動(dòng)過(guò)溫保護(hù)。在啟動(dòng)過(guò)溫保護(hù)后，PM20開始導(dǎo)通，此時(shí)，流過(guò)R2上的電流為兩部分，一部分為PM18管的電流，另外一部分為新引入的PM19提供的電流，在溫度下降時(shí)，VBEQ3上升，電路恢復(fù)工作的溫度點(diǎn)將比關(guān)斷點(diǎn)要低，形成了滯回區(qū)間。

基于0.5μm CMOS工藝，使用Cadence工具對(duì)電路仿真，得到運(yùn)放波特圖，如圖3所示。由圖3可得，該功放的直流增益為82 d B，相位裕度為77.5°，單位增益帶寬為6.9 MHz。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]便攜式低功耗電子聽(tīng)診器設(shè)計(jì)[J]. 黃梅,劉洪英,皮喜田,敖一鷺,王孜.  傳感器與微系統(tǒng). 2017(10)



本文編號(hào)：3495793