基于双极工艺的音频功率放大器设计

论文摘要

音频功率放大集成电路目前主要应用于智能化、小型化的电子系统中,尤其在民用方面,需求量非常大,因此对该功率放大器的研究具有重要意义。论文研究设计了一款音频功率放大器集成电路芯片。在研究分析音频功率放大器工作原理的基础上,结合实际应用要求,设计了一种音频功率放大器系统结构,并依据该结构和设计指标对电路进行划分,包括差分输入,放大,负反馈,带宽补偿,热保护,过流保护等模块,接着对每一模块的工作原理进行了详细的分析讨论,并对模块进行了晶体管级的电路设计。采用汉磊1.5μm双极模型参数对各模块电路和功率放大器整体电路进行了模拟仿真,结果表明各模块电路和整体电路性能参数达到了设计指标。电路稳定性高,谐波失真小,最大输出功率达到了8W,性能优良,可靠性高。基于汉磊1.5μm双极工艺,应用cadence下的Vistuoso Layout Editor完成了电路芯片的版图设计。为了满足芯片的热可靠性,版图设计考虑了布局布线的热对称性,并且通过Diva、LVS对电路的版图完成了提取和验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 功率放大器的发展现状及国内外研究概况
• 1.2 本课题的研究背景及意义
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第二章 音频功率放大器的设计方法
• 2.1 功率放大器设计原理
• 2.2 功率放大器电路结构
• 2.3 功率模块的热检测和自散热
• 2.4 功率模块的热保护
• 2.5 功率输出管
• 第三章 音频功率放大器电路设计
• 3.1 功率放大器输入级与偏置电路设计
• 3.2 功率放大器反馈电路设计
• 3.3 功率放大器中间增益级电路设计
• 3.4 功率放大器功率输出级电路设计
• 3.5 功率放大器限幅电路设计
• 3.6 功率放大器温度保护设计
• 3.7 功率放大器的过流保护电路设计
• 3.8 功率放大器待机和静音设计
• 3.9 功率放大器基准SVRR 电路设计
• 3.10 功率放大器整体性能分析
• 第四章 仿真分析
• 4.1 音频功率放大器仿真模型
• 4.2 音频功率放大器仿真分析
• 4.2.1 静态功耗分析
• 4.2.2 交流小信号分析
• 4.2.3 共模抑制比分析
• 4.2.4 瞬态分析
• 4.2.5 傅立叶分析
• 4.2.6 噪声分析
• 4.2.7 总谐波失真分析
• 4.2.8 耗散功耗分析
• 4.3 仿真小结
• 第五章 版图设计及验证
• 5.1 引言
• 5.2 基本器件的单元结构
• 5.2.1 NPN 管版图结构
• 5.2.2 PNP 管版图结构
• 5.2.3 电阻版图的结构
• 5.3 版图设计
• 5.3.1 版图设计的原则和基本步骤
• 5.3.2 版图单元结构
• 5.3.3 器件的匹配原则
• 5.3.4 版图的布局布线
• 5.3.5 版图寄生参数的分析
• 5.3.6 版图的验证
• 5.4 版图设计小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果