运算放大器线性化衰减器控制响应

功放芯片就好像是多媒体播放设备的“心脏”，是为播放设备提供动力的部件，也是关系到音质的重要环节之一，其重要性自然不言而喻。于是有许多音频功放芯片的初学者就会好奇，要怎么才能选到合适的芯片呢?常用的音频功放芯片有哪些?下面是工采网搜集了几款最常用的音频功放芯片，以及功率放大集成电路介绍希望对大家的音频电路设计有帮助。

近几十年来，A类、B类、AB类音频功率放大器(额定输出功率)一直占“统治”地位，所用器件从电子管、晶体管到集成电路;电路组成从单管到推挽电路;电路形式从变压器到OTL、OCL、BTL。这类功放的的最大缺点是效率低：A类音频功率放大器的最高工作效率为50%、B类音频功率放大器的最高工作效率为78.5%、 AB类音频功率放大器的工作效率则介于两者之间。但是无论A类、B类还是AB类音频功率放大器，当它们的输出功率小于额定值时，效率就会明显降低，在播放动态的语言、音乐时，平均工作效率只有30%左右。

专业音频设备通常使用Analog Devices的高性能、四路电压控制的 SSM2164 衰减器。控制响应为 –30 dB/V，0V 产生单位增益。衰减随着施加的控制电压在正方向上的增加而增加。通过提供一种简单的控制响应线性化方法，扩展了这种多功能芯片的应用范围。结果是增益与控制电压成正比的放大器。此外，该电路还可用作简单的对数发生器。使用这种方法，您可以使用单个 SSM2164 制作两个高质量的线性压控放大器。SSM2164 中的四个增益单元是紧密匹配的电流输入、电流输出跨导乘法器。每个增益单元的控制响应为：增益=10 (–V /0.67)。单元是同相结构。

每个压控放大器使用两个增益单元。运算放大器反馈环路中的“主”单元响应线性电压输入产生对数电压输出。该对数电压然后进入第二个(匹配的)“从属”单元的控制引脚，该单元处理音频信号。运算放大器 IC 1通过伺服控制连接到负参考电压的主 SSM2164 单元的增益，将其反相输入保持在虚拟地。IC 1的输出是输入的对数函数：V OUT =–0.67log[(–V IN R 2 )/(V REF R 1 )]。V IN是增益控制电压，V REF是负参考电压。V OUT然后驱动从单元的控制引脚。将V OUT的表达式替换为增益表达式中的V 得到以下结果：增益=(V IN R 2 )/(V REF R 1 )，这是所需的线性响应。

运算放大器 IC 2将从单元的输出电流转换为增益为 R 4 /R 3的音频电压。增益的总体表达式为：增益=(V IN R 2 R 4) /(V REF R 1 R 3 )。如果R 1 =R 2且R 3 =R 4，则表达式简化为：增益=V IN /V REF，增益(以分贝为单位)=20log(V IN /V REF )。将 V IN设置为 15V 和 V REF至 –15V 会产生具有指定组件值的单位增益。随着控制电压的降低，增益平稳地降低至 –70 至 –80 dB。当控制电压降至 0V 的几毫伏范围内时，压控放大器将完全关闭(衰减 = 100 dB)。负电压使 IC 1的输出摆动接近正轨，但当控制电压返回 0 至 15V 范围时，IC 1会迅速脱离轨。该电路不会产生可听见的咔嗒声，并且在较低的电源电压(例如 ±5V)下工作良好。

为获得最佳性能，IC 1应为低偏移、低输入电流单元，而 IC 2应为高质量、低噪声的音频运算放大器。但是，您可以使用便宜的运算放大器(例如 TL072 和 LF353)获得相当好的性能。原型单元使用 OP-290 用于 IC 1实现了 75 到 80 dB 的控制范围。音频输出上的控制电压馈通最小，当您将增益扫描 70-dB 范围时，变化 10 到 20 mV。噪声和失真性能非常出色，因为该设计使用了 SSM2164 数据表中标准配置中的增益单元。