運(yùn)算放大器線性化衰減器控制響應(yīng)

功放芯片就好像是多媒體播放設(shè)備的“心臟”，是為播放設(shè)備提供動(dòng)力的部件，也是關(guān)系到音質(zhì)的重要環(huán)節(jié)之一，其重要性自然不言而喻。于是有許多音頻功放芯片的初學(xué)者就會(huì)好奇，要怎么才能選到合適的芯片呢?常用的音頻功放芯片有哪些?下面是工采網(wǎng)搜集了幾款最常用的音頻功放芯片，以及功率放大集成電路介紹希望對(duì)大家的音頻電路設(shè)計(jì)有幫助。

近幾十年來，A類、B類、AB類音頻功率放大器(額定輸出功率)一直占“統(tǒng)治”地位，所用器件從電子管、晶體管到集成電路;電路組成從單管到推挽電路;電路形式從變壓器到OTL、OCL、BTL。這類功放的的最大缺點(diǎn)是效率低：A類音頻功率放大器的最高工作效率為50%、B類音頻功率放大器的最高工作效率為78.5%、 AB類音頻功率放大器的工作效率則介于兩者之間。但是無論A類、B類還是AB類音頻功率放大器，當(dāng)它們的輸出功率小于額定值時(shí)，效率就會(huì)明顯降低，在播放動(dòng)態(tài)的語言、音樂時(shí)，平均工作效率只有30%左右。

專業(yè)音頻設(shè)備通常使用Analog Devices的高性能、四路電壓控制的 SSM2164 衰減器?？刂祈憫?yīng)為 –30 dB/V，0V 產(chǎn)生單位增益。衰減隨著施加的控制電壓在正方向上的增加而增加。通過提供一種簡(jiǎn)單的控制響應(yīng)線性化方法，擴(kuò)展了這種多功能芯片的應(yīng)用范圍。結(jié)果是增益與控制電壓成正比的放大器。此外，該電路還可用作簡(jiǎn)單的對(duì)數(shù)發(fā)生器。使用這種方法，您可以使用單個(gè) SSM2164 制作兩個(gè)高質(zhì)量的線性壓控放大器。SSM2164 中的四個(gè)增益單元是緊密匹配的電流輸入、電流輸出跨導(dǎo)乘法器。每個(gè)增益單元的控制響應(yīng)為：增益=10 (–V /0.67)。單元是同相結(jié)構(gòu)。

每個(gè)壓控放大器使用兩個(gè)增益單元。運(yùn)算放大器反饋環(huán)路中的“主”單元響應(yīng)線性電壓輸入產(chǎn)生對(duì)數(shù)電壓輸出。該對(duì)數(shù)電壓然后進(jìn)入第二個(gè)(匹配的)“從屬”單元的控制引腳，該單元處理音頻信號(hào)。運(yùn)算放大器 IC 1通過伺服控制連接到負(fù)參考電壓的主 SSM2164 單元的增益，將其反相輸入保持在虛擬地。IC 1的輸出是輸入的對(duì)數(shù)函數(shù)：V OUT =–0.67log[(–V IN R 2 )/(V REF R 1 )]。V IN是增益控制電壓，V REF是負(fù)參考電壓。V OUT然后驅(qū)動(dòng)從單元的控制引腳。將V OUT的表達(dá)式替換為增益表達(dá)式中的V 得到以下結(jié)果：增益=(V IN R 2 )/(V REF R 1 )，這是所需的線性響應(yīng)。

運(yùn)算放大器 IC 2將從單元的輸出電流轉(zhuǎn)換為增益為 R 4 /R 3的音頻電壓。增益的總體表達(dá)式為：增益=(V IN R 2 R 4) /(V REF R 1 R 3 )。如果R 1 =R 2且R 3 =R 4，則表達(dá)式簡(jiǎn)化為：增益=V IN /V REF，增益(以分貝為單位)=20log(V IN /V REF )。將 V IN設(shè)置為 15V 和 V REF至 –15V 會(huì)產(chǎn)生具有指定組件值的單位增益。隨著控制電壓的降低，增益平穩(wěn)地降低至 –70 至 –80 dB。當(dāng)控制電壓降至 0V 的幾毫伏范圍內(nèi)時(shí)，壓控放大器將完全關(guān)閉(衰減 = 100 dB)。負(fù)電壓使 IC 1的輸出擺動(dòng)接近正軌，但當(dāng)控制電壓返回 0 至 15V 范圍時(shí)，IC 1會(huì)迅速脫離軌。該電路不會(huì)產(chǎn)生可聽見的咔嗒聲，并且在較低的電源電壓(例如 ±5V)下工作良好。

為獲得最佳性能，IC 1應(yīng)為低偏移、低輸入電流單元，而 IC 2應(yīng)為高質(zhì)量、低噪聲的音頻運(yùn)算放大器。但是，您可以使用便宜的運(yùn)算放大器(例如 TL072 和 LF353)獲得相當(dāng)好的性能。原型單元使用 OP-290 用于 IC 1實(shí)現(xiàn)了 75 到 80 dB 的控制范圍。音頻輸出上的控制電壓饋通最小，當(dāng)您將增益掃描 70-dB 范圍時(shí)，變化 10 到 20 mV。噪聲和失真性能非常出色，因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)使用了 SSM2164 數(shù)據(jù)表中標(biāo)準(zhǔn)配置中的增益單元。