AB类功率放大器的设计与研究

论文摘要

功率放大电路是模拟电子系统中的重要组成部分之一,在消费类电子产品中得到广泛应用。低成本、高品质一直是音频功率放大器所追求的目标。音频功率放大器作为模拟电路系统中功耗和体积较大的模块,其性能直接影响了整个系统的功耗、体积、成本和性能。本文对四种功率放大器进行了分析和比较,介绍了他们的工作原理和优缺点,接着对CMOS AB类功率放大器进行详细介绍。在设计AB类CMOS功率放大器的过程中,首先分析了放大器的工作原理,确定了设计思想和系统性能。从电路的基本结构着手设计器件参数,在Cadence的ADE环境下,对电路进行了仿真,并以国外类似成熟产品为参照,设计出AB类音频功率放大器芯片。结果显示,放大器单位增益带宽达到31 MHz,静态电流为3.3 mA,在32Ω负载的条件下的最大输出电流可以达到50mA,放大器低频开环增益为92 dB,相位裕度高达104°,PSRR为77 dB。最后采用CMOS工艺进行版图设计,整个版图采用全定制设计方法完成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的价值及其意义
• 1.2 音频功率放大器芯片简介
• 1.3 国内外发展现状
• 1.4 课题的基本要求
• 1.5 关于课题所作的工作
• 1.6 论文的结构
• 第二章 音频功率放大器的理论基础
• 2.1 MOS器件的原理及模型
• 2.1.1 MOSFET的结构和大信号特性
• 2.1.2 MOSFET的小信号模型
• 2.1.3 阈值电压
• 2.2 音频功率放大器的基本概念
• 2.3 功率放大器的分类
• 2.3.1 A类功率放大器
• 2.3.2 B类功率放大器
• 2.3.3 C类功率放大器
• 2.3.4 D类功率放大器
• 2.3.5 AB类功率放大器
• 2.4 功率放大器特性小结
• 第三章 音频功率放大器的分析与设计
• 3.1 AB类推挽式输出级设计
• 3.1.1 推挽式电路结构
• 3.1.2 输出级参数设计和频率补偿
• 3.2 差分式输入级结构设计
• 3.2.1 电路结构设计
• 3.2.2 电路参数设计
• 3.3 偏置电路设计
• 3.4 放大器主体结构
• 第四章 仿真分析
• 4.1 瞬态分析
• 4.2 交流小信号分析
• 4.3 PSRR（Power Supply Rejection Ratio）分析
• 4.4 CMRR（Common Mode Rejection Ratio）分析
• 第五章 电路版图设计
• 5.1 版图设计工具与工艺的介绍
• 5.2 版图设计规则和注意事项
• 5.2.1 版图设计规则
• 5.2.2 版图设计注意事项
• 5.3 主要模块版图
• 5.4 版图验证
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文