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低功耗运算放大器:低功耗滤波器,耳机驱动器

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发表于 2017-5-22 14:02:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者
Aaron Schultz - 应用经理 - 信号调理
介绍
新的运算放大器系列具有业界领先的速度与电源供应。 LTC6261 / LTC6262 / LTC6263系列(单,双,四通道)在240μA的低电源电流下提供30MHz,最大失调电压为400μV,轨到轨输入和输出。 结合1.8V至5.25V电源,这些运算放大器使得能够在低功耗和低电压下实现无与伦比的性能。

桥接差分输出放大器

在带宽和噪声性能方面的低电源电流允许在便携式音频设备中通常消耗的一小部分具有出色的保真度。 与有源滤波器一样,鉴于LTC6261的独特功能,重新开发便携式音频设备耳机驱动器是一个理性的企业。

耳机扬声器阻抗范围从32Ω到300Ω; 其响应度从80dB到100dBSPL每1mW及以上。 例如,考虑到每1mW具有90dBSPL的耳机扬声器,则需要100mW的交付才能达到110dBSPL。 使用32Ω,RMS电流为56mA,电压为1.8V; 具有120Ω,29mA和3.5V。

给定一个3.3V电源和一个LTC6261放大器的输出,可能没有足够的驱动能力产生100mW。 然而,两个180°相位放大器的组合足以提供必要的驱动以达到高达100mW的交付功率。 该桥式驱动电路的复制使得左右两侧都有电源。

LTC6263在一个小封装中提供四个放大器。 来自2放大器LTC6262驱动左或右的数据如图2和图3所示。两个放大器的基本电流消耗,多达1V P-P输入,但没有负载,为500μA。

该电路首先包括具有闭环增益= 1.5的反相增益级和随后的反相级。 反相级的组合产生单端输入到差分输出增益为3。
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图1:音频耳机桥驱动器
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图2. LTC6262桥式驱动器THD和具有不同负载的噪声与频率
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图3. LTC6262桥驱动器THD和噪声与不同负载与幅度1kHz
具有500mV P-P输入,输出为1.5VP-P,或最大0.75V或0.53VRMS。 使用50Ω输入,500mV输出功率约为5.6mW。 在1VP-P输入时,电路输出22.5mW。 请注意,它有助于LTC6261输出在负载下可靠近轨至轨摆动。

这个电路在实验室的第一个构建在几百赫兹产生了一个重要的音调。 事实证明,所有频率的积极输入并没有作为一个“交流地”接地,因为电压没有很强的挂接。 当使用单一电源而不是双电源时,需要拔掉电压。 使用单电源,VM不接地,而是创建一个中间轨电压,以使反向拓扑能够正常工作。 创建VM的电阻分压器具有较大的电阻值(例如,两个470k串联),以最大限度地减少额外的电源电流。 大电容确保低频下的强大接地。 实际上,添加大电容器(1μF,与470k电阻并联形成极点)消除了神秘的失真音。

尽管静态电流较低,但该驱动器对耳机负载提供低失真。 在足够高的幅度下,失真会随着运算放大器的输出剪辑而急剧增加。 当输出晶体管开始耗尽电流增益时,剪切会更快地发生。

便携式设备的一个重要问题是电池耗尽。 音乐大声播放,听众的音乐选择会影响电池耗尽的速度。 设备的最终用途不在设计师的控制之下。 静态电流虽然不是。 因为设备的大部分时间可能会闲置,所以静态电流是显着的,因为它会连续耗尽电池。 LTC6261的低静态电流增加了电池放电时间。

结论
此处显示的应用可以利用LTC6261运算放大器系列中特有的功能组合。 这些设备的低静态电流并不会降低其通常为更多功率饥饿部件保留的水平的能力。 轨到轨输入和输出,关断和封装的选择是增加其多功能性的功能。


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