重新審視低功耗濾波器、耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器

新的運(yùn)算放大器系列具有業(yè)界領(lǐng)先的速度與電源電流的關(guān)系。LTC6261 / LTC6262 / LTC6263 系列 （單通道、雙通道、四通道） 在 240μA 的低電源電流條件下提供了 30MHz 的電流，并具有 400μV 的最大失調(diào)電壓以及軌至軌輸入和輸出。結(jié)合1.8V至5.25V電源，這些運(yùn)算放大器支持需要低功耗和低電壓性能不折不扣的應(yīng)用。

橋接差分輸出放大器

帶寬下的低電源電流和噪聲性能允許以便攜式音頻設(shè)備中通常耗散的一小部分實(shí)現(xiàn)出色的保真度。與有源濾波器一樣，鑒于LTC6261的獨(dú)特功能，重新審視便攜式音頻設(shè)備耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一項(xiàng)合理的事業(yè)。

耳機(jī)揚(yáng)聲器阻抗范圍為32Ω至300Ω;他們的責(zé)任，從每1mW80dB到100dBSPL及以上。例如，考慮每1mW具有90dBSPL的耳機(jī)揚(yáng)聲器，需要100mW才能達(dá)到110dBSPL。32Ω時(shí)，RMS電流為56mA，電壓為1.8V;120Ω、29mA 和 3.5V。

圖1.音頻耳機(jī)橋接驅(qū)動(dòng)器

給定一個(gè) 3.3V 電源和一個(gè) LTC6261 放大器的輸出，可能沒有足夠的驅(qū)動(dòng)能力來產(chǎn)生 100mW。然而，兩個(gè)180°相控相放大器的組合足以提供必要的驅(qū)動(dòng)，以達(dá)到100mW以上的輸出功率。該橋式驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)制使左右兩側(cè)都能供電。

LTC6263 在一個(gè)小封裝中提供了四個(gè)放大器。來自 2 個(gè)放大器 LTC6262 驅(qū)動(dòng)左側(cè)或右側(cè)信號(hào)的數(shù)據(jù)如圖 2 和圖 3 所示。兩個(gè)放大器的基本電流消耗，高達(dá)1VP-P輸入但無負(fù)載，為500μA。

圖2.LTC6262 橋式驅(qū)動(dòng)器隨不同負(fù)載與頻率變化的 THD 和噪聲

圖3.LTC6262 橋式驅(qū)動(dòng)器 THD 和噪聲隨不同負(fù)載與 1kHz 幅度的關(guān)系

該電路由第一個(gè)閉環(huán)增益= 1.5的反相增益級(jí)和隨后的反相級(jí)組成。反相級(jí)的組合產(chǎn)生單端輸入至差分輸出增益為3。

500mVP-P輸入，輸出為1.5VP-P，或 0.75V 最大值，或 0.53V有效值.對(duì)于 50Ω、500mV 輸入時(shí)，可提供大約 5.6mW 的輸出功率。1V 時(shí)P-P輸入時(shí)，電路提供22.5mW。請(qǐng)注意，LTC6261 輸出能夠隨負(fù)載擺動(dòng)接近軌至軌，這很有幫助。

該電路在實(shí)驗(yàn)室中的第一個(gè)構(gòu)建產(chǎn)生了幾百Hz的顯著音調(diào)。事實(shí)證明，正輸入在所有頻率上都沒有很好地接地作為“交流接地”，因?yàn)殡妷簺]有牢固地固定。當(dāng)使用單電源而不是雙電源時(shí)，需要固定電壓。采用單電源供電時(shí)，VM不是地，而是為使反相拓?fù)湔９ぷ鞫鴦?chuàng)建的中軌電壓。產(chǎn)生V的電阻分壓器M具有較大的電阻值（例如，兩個(gè) 470K 串聯(lián)），以最大限度地減少額外的電源電流。大電容器可確保在低頻下具有強(qiáng)接地。事實(shí)上，增加一個(gè)大電容（1μF，與470k電阻并聯(lián)形成一個(gè)極點(diǎn)）消除了神秘的失真音調(diào)。

盡管靜態(tài)電流較低，但該驅(qū)動(dòng)器可為耳機(jī)負(fù)載提供低失真。在足夠高的幅度下，失真會(huì)隨著運(yùn)算放大器輸出削波而急劇增加。當(dāng)輸出晶體管開始耗盡電流增益時(shí)，削波發(fā)生得更快，負(fù)載增加。

便攜式設(shè)備的一個(gè)重要問題是電池消耗。大聲播放的音樂或聽眾的音樂選擇會(huì)影響電池消耗率。設(shè)備的最終用途不受設(shè)計(jì)人員的控制。然而，靜態(tài)電流不是。由于設(shè)備的大部分時(shí)間可能都處于空閑狀態(tài)，因此靜態(tài)電流非常重要，因?yàn)樗鼤?huì)不斷耗盡電池電量。LTC6261 的低靜態(tài)電流增加了電池放電時(shí)間。

結(jié)論

此處所示的應(yīng)用利用了 LTC6261 運(yùn)放系列中獨(dú)特的功能組合。這些器件的低靜態(tài)電流不會(huì)降低其性能，其性能通常為更耗電的器件保留。軌到軌輸入和輸出、關(guān)斷和封裝選擇是增加其多功能性的特性。

審核編輯：郭婷