音频前置放大器电路设计与增益控制

本文主要介绍了音频前置放大器的几种电路设计方案，包括增益控制、运算放大器的级联结构以及不同应用场景的电路图。 在音频前置放大器的设计中，一个关键点是增益控制。在“音频前置放大器电路图（一）”中，增益控制采用直流音量控制方式，通过外部输入的直流模拟控制信号Vc来调整增益。电路采用全差分运放和电阻构成的反相比例放大器，增益由反馈电阻与输入电阻的比例决定。增益控制模块（GainCtrl）将Vc转换为控制数据，用于改变反馈电阻与输入电阻的比例，从而实现增益的平滑变化。 运算放大器在音频前置放大器中起到核心作用。在“音频前置放大器电路图（一）”中，运算放大器采用了两级级联结构。第一级采用PMOS输入的折叠式共源共栅放大器，目的是为了获得高增益，并扩大输入共模范围，减少闪烁噪声。为了优化性能，折叠输入管的负载使用了带源极反馈结构的电流源负载，以提高输出阻抗并降低噪声。第二级使用共源放大器，旨在提供更大的输出电压摆幅。为了确保闭环系统的稳定性，添加了密勒补偿电容，同时，为了抵消可能影响系统稳定性的右半平面零点，补偿电容的前馈路径中串入了调零电阻。 在共模反馈电路设计中，通常会采用电阻分配器和放大器的结构来实现共模反馈，这有助于改善共模抑制比，提高信号质量。 “音频前置放大器电路图（二）”展示了拾音器的前置放大器电路图，这类放大器设计专门针对拾音器的信号特点进行优化，可能包含特殊滤波或噪声抑制电路，以确保从拾音器获取的微弱信号得到有效放大而不引入过多噪声。 “音频前置放大器电路图（三）”的音频信号放大器适用于300Hz至3400Hz的频率范围，适合于通信设备中的公务联络以及小型音响设备，如电话系统或便携式音频播放设备。 音频前置放大器的设计涉及多种技术，包括增益控制策略、运放级联结构优化、噪声抑制和共模反馈等，这些都直接影响到音频信号的质量和系统的整体性能。不同的应用需求会催生出不同的电路设计方案，以满足特定频段、信噪比和稳定性等要求。