D类音频功率放大器中前置运算放大器的噪声优化设计

"运算放大器在D类音频功率放大器中的关键作用，特别是前置运算放大器，涉及到信号处理、增益设置、阻抗匹配、噪声控制等多个方面。设计时需关注闪烁噪声、热噪声的降低，提高参数如PSRR、CMRR、SNR、频带宽度和转换效率。在音频系统中，双极晶体管和MOS晶体管的选择对噪声性能有显著影响。此外，介绍了前置运算放大器的两种工作模式：正常工作模式和噪声抑制模式，以及其内部静音电路设计。运算放大器的噪声特性主要涉及热噪声、闪烁噪声等五种类型，其中散粒噪声、爆裂噪声和雪崩噪声在CMOS工艺下可忽略。" 运算放大器在D类音频功率放大器中的核心地位不言而喻，前置运算放大器作为首要处理单元，不仅负责信号源的预处理，还承担着设定增益和阻抗匹配的重任，以确保与后续功率放大级的兼容性。设计的重点在于减少噪声，尤其是等效输入的闪烁噪声和热噪声，因为这些噪声会直接影响音频质量。为了降低输出电阻并提升参数性能，如电源抑制比（PSRR）、共模抑制比（CMRR）、信噪比（SNR）和频带宽度，这些都是优化运算放大器性能的关键指标，同时也要注重转换效率，以确保高效能的音频输出。 在选择晶体管类型时，双极晶体管在音频频率下的闪烁噪声较低，适合降低噪声，但在混合信号电路中，由于衬底噪声的影响，MOS晶体管成为更优选择。因此，采用CMOS工艺的运算放大器设计可以平衡噪声性能和电路需求。 前置运算放大器有两种工作模式：正常工作模式和噪声抑制模式。在正常模式下，运放接收并处理信号，而在噪声抑制模式下，运放停止接收输入，输出端钳位在固定电压，实现静音状态，以减少开关机时的“爆裂”噪声，提高用户体验。 噪声模型中，电阻的热噪声被视为主要来源，可以等效为理想的无噪声电阻与电压源串联或电流源并联的组合。运算放大器的制造商通常会提供在输入端测量的噪声指标，这对于设计者评估和选择合适的运算放大器至关重要。在实际应用中，必须充分理解并考虑各种噪声源，以实现最优的音频放大性能。