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为设计低噪声前置放大器提供了指导方针。非常后,以PDA麦克风的前置放大器为例,列举了设计步骤及相关注意事项。前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备。例如置于光盘播放机与高等音响系统功率放大器之间的音频前置放大器。前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的。
已接收的信号先以较小的增益放大,有时甚至在传送到功率放大器级之前便先加以调节或修正,如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制。无论为家庭音响系统还是PDA设计前置放大器,都要面对一个十分头疼的问题,即究竟应该采用哪些元件才恰当。由于运算放大器集成电路体积小巧、性能**。
因此目前许多前置放大器都采用这类运算放大器芯片。我们为音响系统设计前置放大器电路时,必须清楚知道如何为运算放大器选定适当的技术规格。在设计过程中,系统设计工程师经常会面临以下问题:是否有必要采用高精度的运算放大器?输入信号电平振幅可能会**过运算放大器的错误容限。
这并非运算放大器所能接受。若输入信号或共模电压太微弱,设计师应该采用补偿电压(Vos)较低而共模抑制比(CMRR)较高的高精度运算放大器。是否采用高精度运算放大器取决于系统设计需要达到多少倍的放大增益,增益越大,便越需要采用较高准确度的运算放大器。运算放大器需要什么样的供电电压?
这个问题要看输入信号的动态电压范围、系统整体供电电压大小以及输出要求才可决定。但不同电源的不同电源抑制比(PSRR)会影响运算放大器的准确性,其中以采用电池供电的系统所受影响非常大。此外,功耗大小也与内部电路的静态电流及供电电压有直接的关系。输出电压是否需要满摆幅?
低供电电压设计通常都需要满摆幅的输出,以便充分利用整个动态电压范围,以扩大输出信号摆幅。至于满摆幅输入的问题,运算放大器电路的配置会有自己的解决办法。由于前置放大器一般都采用反相或非反相放大器配置,因此输入*满摆幅,原因是共模电压(Vcm)永远小于输出范围或等于零。
只有非常少例外,例如设有浮动接地的单供电电压运算放大器。增益带宽的问题是否更令人忧虑?是的,尤其是对于音频前置放大器来说,这是一个非常令人忧虑的问题。由于人类听觉只能察觉大约由20Hz至20kHz频率范围的声音。因此部分工程师设计音频系统时会忽略或轻视这个“范围较窄”的带宽。
事实上,体现音频器件性能的重要技术参数如低总谐波失真(THD)、快速转换率(slewrate)以及低噪声等都是高增益带宽放大器所必须具备的条件。在设计低噪声前置放大器之前,工程师必须仔细审视源自放大器的噪声,一般来说,运算放大器的噪声主要来自四个方面。