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音频功率放大器设计 设计要求 指标 Single Supply Operation: +2.5 V to +6 V High Output Current: 250 mA Extremely Low Shutdown Supply Current: 100 nA Low Supply Current: 750 mA/Amp Wide Bandwidth: 3 MHz Slew Rate: 5 V/us No Phase Reversal Very Low Input Bias Current High Impedance Outputs When in Shutdown Mode Unity Gain Stable 原理图 原理分析参数计算 参照AD8591，需要设计一种具有关闭功能的音频小功率满摆幅放大器。输入级采用互补差分对，达到满摆幅的输入，结构采用折叠式共源共栅。对于输出级，满足满摆幅，低压低功耗，效率，采用带前馈偏置的共源推挽输出。 上图是本设计的放大器的结构，工艺库采用TSMC130nm，根据给出指标计算各晶体管尺寸。输出级采用驱动能力大的管子，满足250mA的电流输出。各电流源管子根据镜像电流值得到。 仿真 AC仿真 Ac仿真主要指标是GAIN，PhaseMargin和GBW。增益参考AD8591达到40dB以上，相位裕度满足60°以上，GBW尽量大。 AC仿真结果 从ac结果来看增益75dB，相位裕度85°，GWB 23MHz，满足要求。 SR仿真 输入设置为脉冲波形，上升下降时间设为100ps，增益为1，输出负载为1pF，测量输出的斜率为压摆率。仿真平台和结果如下。结果为SR+为98.2V/us，SR-为47V/us。 CMRR仿真 CMRR仿真将ac源设置为共模电压，结果用差模增益减去共模增益。为151.8dB。 CMRR仿真结果 PSRR仿真 同理，电源设置为ac源，结果如下，为81dB。 PSRR仿真结果 Noise仿真 Noise仿真结果 @10kHz，41.26nV/sqrt(Hz)；@100kHz，15.18nV/sqrt(Hz)。 音频放大器的仿真 放大倍数为6倍 总结 1. 考虑满摆幅输入输出分别采用互补输入和推挽输出。 2. 等效输入噪声偏大，可以改进，增大晶体管的尺寸。 3. 对于相位裕度要达到60°以上，电路稳定，避免产生振荡。 4. 需要对增益和带宽折衷，以及压摆率和功耗的折衷。