專利名稱：音頻功放電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種音頻電路，特別涉及一種音頻功放電路。

背景技術(shù)：
電源紋波抑制比(Power Supply Rejection Rate，PSRR)是音頻功放電路的輸入測量電源電壓的偏差耦合到一個(gè)模擬電路的輸出信號的比值。PSRR反映了音頻功率放大器對電源的紋波的抑制要求，PSRR是音頻功放系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的參數(shù)，它的值越大，音頻功放電路輸出音質(zhì)就越好，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡可能的提高PSRR的值。
圖1是一種傳統(tǒng)的AB類音頻功放電路示意圖。如圖1所示，該音頻功放電路包括相互連接的第一功率放大器A1和第二功率放大器A2，第一功率放大器A1和第二功率放大器A2的正輸入端共同連接一第一電阻R1和第二電阻R2，第一電阻R1和第二電阻R2并聯(lián)連接，系統(tǒng)交流地電位(圖1中的A點(diǎn))由相等的電阻R1＝R2＝100k分壓產(chǎn)生，其值為電源端Vdd的電壓的一半，該電位被連接到運(yùn)放A1和A2的正輸入端，同時(shí)連接一個(gè)旁路電容器Cbp到地，該電容器Cbp的電容大小為1uF，為運(yùn)放提供直流工作點(diǎn)。
在推挽橋式負(fù)載(BTL)連接形式的AB類音頻功率放大電路中，系統(tǒng)的PSRR性能好壞與系統(tǒng)交流地電位的波動(dòng)幅度大小有直接的關(guān)系。
圖2是電源端Vdd的電壓出現(xiàn)紋波時(shí)，電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和旁路(Bypass)電容器Cbp所組成的電路的小信號等效電路圖。根據(jù)戴維南定理，其可進(jìn)一步等效為圖3所示的電路。
其中，等效電阻Req＝R1//R2＝50k， 則從電源紋波信號到A點(diǎn)的傳輸函數(shù)為 該傳遞函數(shù)有一個(gè)極點(diǎn)p1 其幅頻特性的波特圖如圖4所示。
則在217Hz處的電源紋波在A點(diǎn)受到的衰減增益為 圖5是另一種傳統(tǒng)的AB類音頻功放電路示意圖，其與圖1的差別是在電源端Vdd的電壓一半的分壓點(diǎn)與兩個(gè)功率放大器A1、A2的正輸入端之間加入了一個(gè)抑制電阻Rbp。
假設(shè)抑制電阻Rbp的阻值大小為100k，則對應(yīng)于圖3中的等效電阻Req＝50K+Rbp＝150k，則對應(yīng)的傳遞函數(shù)極點(diǎn)p2 可以看到極點(diǎn)的頻率向原點(diǎn)移動(dòng)了，對應(yīng)的幅頻特性的波特圖與圖1電路的波特圖對比如圖6所示 則在217Hz頻率處的電源紋波在A點(diǎn)受到的衰減增益為 從結(jié)果可以看出，圖5所示的電路當(dāng)電源端Vdd的電壓出現(xiàn)紋波干擾時(shí)，運(yùn)放正輸入端出現(xiàn)的電壓波動(dòng)幅度要比圖1所示電路更小，因而在運(yùn)放輸出端出現(xiàn)的差分信號也更小，因此PSRR的性能得到了改善。
從上面兩個(gè)電路的對比可以看出，在電源端Vdd的電壓一半的分壓點(diǎn)和運(yùn)放的正輸入端(也是旁路電容器一端)之間加入電阻可以提高PSRR的性能，而且從理論上說該電阻越大PSRR的性能提高的越多。
但是集成電路中大阻值的電阻所占用的芯片面積是很大的，而且抑制電阻Rbp并非是越大越好，如果抑制電阻Rbp過大會產(chǎn)生以下問題使得當(dāng)旁路電容器Cbp電壓為電源端Vdd的電壓一半的時(shí)從電源到Cbp路徑的充電電流小于Cbp到地的總的漏電流，那么Cbp的電壓將不能維持在電源端Vdd的電壓一半的，而是降低到一個(gè)低于電源端Vdd的電壓一半的值，從而影響音頻功放系統(tǒng)最大輸出功率的性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中音頻功放電路存在電阻所占用的芯片面積大且影響PSRR性能的缺陷，提供一種既能節(jié)省芯片面積又能有效提高PSRR性能的音頻功放電路。
本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種音頻功放電路，其包括一第一功率放大器和一第二功率放大器，該第一功率放大器和第二功率放大器的正輸入端共同連接一抑制電阻的一端，該抑制電阻的另一端與一第一電阻和一第二電阻連接，該第一電阻和一第二電阻之間并聯(lián)連接，其特點(diǎn)在于，該第一電阻、第二電阻和抑制電阻之間串聯(lián)一MOS管。
其中，該MOS管的寬度和長度之比滿足以下公式W和L分別為MOS管的寬度和長度，μpcox為溝道長度調(diào)制系數(shù)，VGS為柵-源電壓，Vth為閾值電壓，R為MOS管的電阻值。
其中，該MOS管為一PMOS管。
其中，該P(yáng)MOS管的柵極接地，漏極連接抑制電阻，襯底和源極與第一電阻和第二電阻連接。
其中，該MOS管為一NMOS管。
其中，該NMOS管的柵極連接一電源端，漏極連接抑制電阻，襯底接地，源極與第一電阻和第二電阻連接。
本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于該音頻功放電路中的MOS管所占的芯片面積是很小，在顯著改善系統(tǒng)PSRR性能的同時(shí)，有效地節(jié)省了芯片面積。

圖1為一種傳統(tǒng)的AB類音頻功放電路的電路圖。
圖2為圖1中電源端電壓出現(xiàn)紋波時(shí)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和旁路電容器所組成的小信號等效電路圖。
圖3為圖2的電路根據(jù)戴維南定理的等效電路圖。
圖4為圖1對應(yīng)的幅頻特性的波特圖。
圖5為另一種傳統(tǒng)的AB類音頻功放電路示意圖。
圖6為圖5對應(yīng)的幅頻特性的波特圖與圖1電路的波特圖的對比圖。
圖7為本實(shí)用新型一實(shí)施例的示意圖。
圖8為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本實(shí)用新型。
圖7為本實(shí)用新型一實(shí)施例的示意圖，如圖7所示，本實(shí)施例為采用推挽橋式負(fù)載連接方式的AB類音頻功放電路，該音頻功放電路包括相互連接的第一功率放大器A1和第二功率放大器A2，第一功率放大器A1和第二功率放大器A2的正輸入端共同連接一抑制電阻Rbp的一端，該抑制電阻Rbp的另一端與一第一電阻R1和一第二電阻R2連接，該第一電阻R1和一第二電阻R2之間并聯(lián)連接。其中該第一功率放大器A1為主放大器，其輸出信號為Vo+。第一功率放大器A1的副輸入端連接一輸入電阻Rin和一反饋電阻Rf，輸出端連接第二功率放大器A2，第二功率放大器A2輸出與輸出信號Vo+幅度相等，相位相反的輸出信號Vo-。在兩個(gè)功率放大器A1、A2的輸出端之間連接揚(yáng)聲器負(fù)載Ls，這種負(fù)載連接方式可以向負(fù)載提供更大的輸出信號擺幅，從而提供更大的輸出功率，整個(gè)功放的增益由A1外接的輸入電阻Rin和反饋電阻Rf決定。
在第一電阻R1、第二電阻R2和抑制電阻Rbp之間串聯(lián)一MOS管，該MOS管可以為一PMOS管M1，PMOS管M1的加入即為本實(shí)用新型專利所提出的提高PSRR性能的方法，其中PMOS管M1的柵極接地，漏極連接抑制電阻Rbp，襯底和源極連接A點(diǎn)，也就是說襯底和源極與第一電阻R1和第二電阻R2連接。
下面介紹如何選取PMOS管M1的寬度和長度之比(以下簡稱“寬長比”)W/L的值。從背景技術(shù)的介紹中可知，第一功率放大器A1和第二功率放大器A2的正輸入端與第一電阻R1和第二電阻R2之間的電阻越大，也就是PMOS管M1的電阻越大，其對PSRR性能改善的作用越大。但是，在選取PMOS管M1的寬長比時(shí)不能使得PMOS管M1的電阻過大。這是因?yàn)榕月冯娙萜鰿bp存在到地的漏電流，而且旁路電容器Cbp的靜電保護(hù)電路(ESD)也存在一定的漏電流，如果PMOS管M1的電阻過大，使得當(dāng)旁路電容器Cbp的電壓為電源端Vdd的電壓一半時(shí)，從電源到Cbp路徑的充電電流小于Cbp到地的總的漏電流，那么旁路電容器Cbp的電壓將不能維持在電源端Vdd的電壓一半，而是降低到一個(gè)低于電源端Vdd的電壓一半的值，這會降低整個(gè)音頻功放系統(tǒng)的最大輸出功率。因此需合理選取PMOS管M1的寬長比，在不影響旁路電容器Cbp的電壓的前提下，盡可能的使PMOS管M1的電阻增大，這可以通過仿真來確定PMOS管M1的電阻的上限。
假設(shè)通過仿真確定了M1電阻的上限為RM1＝1Mohm，這樣根據(jù)以下公式 可得寬長比為 以SMIC公司0.35um工藝為例，溝道長度調(diào)制系數(shù)μpcox≈22×10-6，閾值電壓Vth≈1V，當(dāng)電源端Vdd的電壓為5V時(shí)，柵-源電壓VGS＝2.5V，將這些值帶入式(6)，就可算出寬長比所以可以選取M1的寬長比為W/L＝1/30，比如寬度W為1um，長度L為30um。可以看到，一個(gè)寬長比為1/30的PMOS管所占的芯片面積是很小的，而如果用電阻工藝來實(shí)現(xiàn)這個(gè)1Mohm的電阻，所占用的芯片面積是很大的。所以該方案在顯著改善系統(tǒng)PSRR性能的同時(shí)，有效地節(jié)省了芯片面積。
另外，如果電路工作的電源電壓可以保證較高的值，那么MOS管也可用NMOS管M2來實(shí)現(xiàn)，如圖8所示，其原理與用PMOS管M1實(shí)現(xiàn)基本相同，不同的是NMOS管M2的柵級接電源端Vdd，而且由于NMOS管M2的襯底接地，所以存在襯偏效應(yīng)，因此閾值電壓Vth會增大。因此為了使NMOS管M2導(dǎo)通，需保證柵-源電壓Vgs始終大于閾值電壓Vth，特別是在低溫和慢工藝角的情況下。
雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對這些實(shí)施方式做出多種變更或修改。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求1、一種音頻功放電路，其包括一第一功率放大器和一第二功率放大器，該第一功率放大器和第二功率放大器的正輸入端共同連接一抑制電阻的一端，該抑制電阻的另一端與一第一電阻和一第二電阻連接，該第一電阻和一第二電阻之間并聯(lián)連接，其特征在于，該第一電阻、第二電阻和抑制電阻之間串聯(lián)一MOS管。
2、如權(quán)利要求1所述的音頻功放電路，其特征在于，該MOS管的寬度和長度之比滿足以下公式
其中，W和L分別為MOS管的寬度和長度，μpCox為溝道長度調(diào)制系數(shù)，VGS為柵-源電壓，Vth為閾值電壓，R為MOS管的電阻值。
3、如權(quán)利要求1所述的音頻功放電路，其特征在于，該MOS管為一PMOS管。
4、如權(quán)利要求3所述的音頻功放電路，其特征在于，該P(yáng)MOS管的柵極接地，漏極連接抑制電阻，襯底和源極與第一電阻和第二電阻連接。
5、如權(quán)利要求1所述的音頻功放電路，其特征在于，該MOS管為一NMOS管。
6、如權(quán)利要求5所述的音頻功放電路，其特征在于，該NMOS管的柵極連接一電源端，漏極連接抑制電阻，襯底接地，源極與第一電阻和第二電阻連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種音頻功放電路，其包括一第一功率放大器和一第二功率放大器，該第一功率放大器和第二功率放大器的正輸入端共同連接一抑制電阻的一端，該抑制電阻的另一端與一第一電阻和一第二電阻連接，該第一電阻和一第二電阻之間并聯(lián)連接，該第一電阻、第二電阻和抑制電阻之間串聯(lián)一MOS管。該音頻功放電路既能節(jié)省芯片面積又能有效提高電源紋波抑制比的性能。
文檔編號H03F1/30GK201226506SQ20082005992
公開日2009年4月22日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者張宇鋒, 泉 曾 申請人:上海韋矽微電子有限公司