ZHCAAM2B january 2019 – july 2023 LM124 , LM124-N , LM124A , LM158 , LM158-N , LM158A , LM224 , LM224-N , LM224A , LM258 , LM258-N , LM258A , LM2902 , LM2902-N , LM2902-Q1 , LM2902K , LM2902KAV , LM2904 , LM2904-N , LM2904-Q1 , LM2904B , LM2904B-Q1 , LM2904BA , LM321 , LM324 , LM324-N , LM324A , LM358 , LM358-N , LM358A , LM358B , LM358BA , TS321 , TS321-Q1
5.3 低 VCC 音頻放大器示例
為了證明 3V 是一個可用但具有挑戰(zhàn)性的電源電壓，我們考慮采用一個 LM2904DR 3V 音頻前置放大器示例（參見圖 5-2）。該放大器在 30Hz 和 10kHz 下具有 40dB 帶通增益和 –3dB 頻率拐點(diǎn)。添加了上拉電阻器（RP1、RP2）以在 –40°C 的最壞情況下將輸出范圍增加至 0.9V 至 2.7V。為實現(xiàn)無削波的最大輸出擺幅，使用了 1.76V 的輸出偏置點(diǎn)，該點(diǎn)位于預(yù)期的 VOL 和 VOH 值中間，輸入偏置點(diǎn)是輸出的一半，即 0.88V，因為它很簡單并且滿足 0V 到 1V 的輸入范圍。溫度越高，VOL 范圍越大；而 VCC 越高，VOH 范圍越大。這意味著，溫度越高時有更多設(shè)計裕度防止低峰值輸出削波；而在更大的 VCC 下，有更多設(shè)計裕度來防止高峰值輸出削波。
圖 5-2 3V 音頻帶通放大器原理圖為使最終的仿真系統(tǒng)正常工作，使用了一個設(shè)為 4V 的“假”VCC，因為 LM2904 模型不支持可提高 VOH 的上拉電阻器。該模型與上拉電阻器不兼容，但實際器件不會這樣。AM1 和 AM2 仿真儀表用于檢查輸出電流的幅度和極性。確保電流表的負(fù)電流值高于 –100μA。電流需要大于恒流阱電流，這樣 PNP 發(fā)射極跟隨器會始終傳導(dǎo)一些電流來防止交叉延時時間。圖 5-3 是輸出電壓和輸出電流的仿真結(jié)果。對于 8mV 峰值輸入信號，最小負(fù)輸出電流大于 –100μA。
圖 5-3 1kHz 正弦波瞬態(tài)仿真圖 5-4 顯示了 VCC = 3V（Ta = –40°C 下）的基準(zhǔn)測試結(jié)果。從生成的圖中看，無削波的最高輸出為 1.82Vpp。頂部波形是 U3 輸出，底部波形是輸入信號。圖 5-5 顯示了 VCC = 3V、Ta = 25°C 時的增益與頻率間的關(guān)系圖。
由此得出，3V 電源設(shè)計可成功使用。但是，使用 5V 或更高電源的應(yīng)用將更容易設(shè)計。
圖 5-4 無削波波形的 1kHz 最大振幅基準(zhǔn)測試
圖 5-5 放大器電壓增益與頻率間的關(guān)系