B类音频功率放大器的设计

论文摘要

随着半导体技术水平的不断进步,功率集成电路得到了飞速的发展。功率集成运算放大器是典型的军民两用产品,用途十分广泛。音频功率放大器是功率集成电路的重要组成部分,广泛应用于家庭影院、音响系统、立体声唱机、伺服放大器等电子系统中,人们在追求高保真度音频功放的同时,也希望功放有大的输出功率和高效率。因此研究音频功率放大器具有非常实际的意义。本文对飞利浦公司的音频功率放大芯片TDA1517进行了系统的研究和分析,以其模块为参考,结合实际应用的要求,设计了一款B类双声道,输出功率为2×6W,且具有静音待机功能的音频功放。并依据电路原理和设计指标对整体电路进行划分,包括差分输入、放大、输出、负反馈、过温保护和过流保护等模块,分析了每一模块的工作原理,并对模块进行了晶体管级的电路设计。采用Cadence软件工具对功率放大器整体电路进行了模拟仿真,仿真结果表明,各项技术指标都满足设计要求。电路稳定性高,谐波失真小,性能优良。基于华润晶芯1.6μm双极工艺,依据版图的设计规则,利用Cadence Virtuoso进行版图绘制。并对版图进行了LVS验证,验证了版图绘制的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 音频功率放大器的发展现状
• 1.2 音频功率放大器的分类
• 1.3 音频功放的主要技术指标
• 1.4 课题的研究背景及意义
• 1.5 本课题的主要研究内容及结构安排
• 第二章 音频功率放大器系统介绍
• 2.1 音频功放的基本电路结构
• 2.2 音频功放设计中的制约因素
• 2.3 音频功放的设计指标及系统框图
• 2.3.1 音频功放的设计指标
• 2.3.2 音频功放的系统框图
• 2.4 音频功放的应用电路
• 2.5 本章小结
• 第三章 音频功率放大器电路设计
• 3.1 音频功放的输入级设计
• 3.2 音频功放的反馈电路设计
• 3.3 音频功放的中间放大级设计
• 3.4 音频功放的输出级设计
• 3.4.1 音频功放的设计原理
• 3.4.2 限流保护电路设计
• 3.4.3 温度保护电路设计
• 3.5 音频功放的限幅电路设计
• 3.6 音频功放的待机和静音控制模块设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 整体电路仿真结果与分析
• 4.1 系统仿真的电路图
• 4.2 系统电路的仿真结果分析
• 4.2.1 交流小信号分析
• 4.2.2 共模抑制比分析
• 4.2.3 静态功耗分析
• 4.2.4 电源抑制比分析
• 4.2.5 输出电压摆幅分析
• 4.2.6 输出功率仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 工艺分析及版图设计
• 5.1 工艺原理
• 5.1.1 引言
• 5.1.2 半导体工艺介绍
• 5.1.3 双极版图设计步骤
• 5.2 版图的设计原则
• 5.3 基本器件版图的单元结构
• 5.3.1 NPN管版图结构
• 5.3.2 PNP管版图结构
• 5.3.3 电阻的版图结构
• 5.3.4 电容的版图结构
• 5.4 器件的匹配原则
• 5.4.1 双极晶体管的匹配
• 5.4.2 电容与电阻的匹配
• 5.5 整体版图的设计
• 5.5.1 版图的布局布线
• 5.5.2 版图寄生参数的分析
• 5.5.3 版图的验证
• 5.5.4 后仿真
• 5.6 整体版图的设计结果
• 5.7 本章小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果