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基于双极工艺的音频功率放大器设计

作　者: 刘兆军
导　师: 张鹤鸣
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 功率放大器音频 B类双极工艺
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 151次
引　用: 2次
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内容摘要

音频功率放大集成电路目前主要应用于智能化、小型化的电子系统中,尤其在民用方面,需求量非常大,因此对该功率放大器的研究具有重要意义。论文研究设计了一款音频功率放大器集成电路芯片。在研究分析音频功率放大器工作原理的基础上,结合实际应用要求,设计了一种音频功率放大器系统结构,并依据该结构和设计指标对电路进行划分,包括差分输入,放大,负反馈,带宽补偿,热保护,过流保护等模块,接着对每一模块的工作原理进行了详细的分析讨论,并对模块进行了晶体管级的电路设计。采用汉磊1.5μm双极模型参数对各模块电路和功率放大器整体电路进行了模拟仿真,结果表明各模块电路和整体电路性能参数达到了设计指标。电路稳定性高,谐波失真小,最大输出功率达到了8W,性能优良,可靠性高。基于汉磊1.5μm双极工艺,应用cadence下的Vistuoso Layout Editor完成了电路芯片的版图设计。为了满足芯片的热可靠性,版图设计考虑了布局布线的热对称性,并且通过Diva、LVS对电路的版图完成了提取和验证。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 功率放大器的发展现状及国内外研究概况  7-8
  1.2 本课题的研究背景及意义  8-9
  1.3 本课题的主要研究内容  9-11
第二章音频功率放大器的设计方法  11-19
  2.1 功率放大器设计原理  11-13
  2.2 功率放大器电路结构  13-15
  2.3 功率模块的热检测和自散热  15
  2.4 功率模块的热保护  15-17
  2.5 功率输出管  17-19
第三章音频功率放大器电路设计  19-37
  3.1 功率放大器输入级与偏置电路设计  19-23
  3.2 功率放大器反馈电路设计  23-25
  3.3 功率放大器中间增益级电路设计  25-26
  3.4 功率放大器功率输出级电路设计  26-27
  3.5 功率放大器限幅电路设计  27-29
  3.6 功率放大器温度保护设计  29-31
  3.7 功率放大器的过流保护电路设计  31-32
  3.8 功率放大器待机和静音设计  32-35
  3.9 功率放大器基准SVRR 电路设计  35-36
  3.10 功率放大器整体性能分析  36-37
第四章仿真分析  37-47
  4.1 音频功率放大器仿真模型  37-38
  4.2 音频功率放大器仿真分析  38-45
    4.2.1 静态功耗分析  38-39
    4.2.2 交流小信号分析  39-40
    4.2.3 共模抑制比分析  40-41
    4.2.4 瞬态分析  41-42
    4.2.5 傅立叶分析  42
    4.2.6 噪声分析  42-43
    4.2.7 总谐波失真分析  43-45
    4.2.8 耗散功耗分析  45
  4.3 仿真小结  45-47
第五章版图设计及验证  47-59
  5.1 引言  47
  5.2 基本器件的单元结构  47-50
    5.2.1 NPN 管版图结构  47-49
    5.2.2 PNP 管版图结构  49
    5.2.3 电阻版图的结构  49-50
  5.3 版图设计  50-57
    5.3.1 版图设计的原则和基本步骤  50-51
    5.3.2 版图单元结构  51
    5.3.3 器件的匹配原则  51-55
    5.3.4 版图的布局布线  55-56
    5.3.5 版图寄生参数的分析  56-57
    5.3.6 版图的验证  57
  5.4 版图设计小结  57-59
结束语  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-65
研究成果  65-66

基于双极工艺的音频功率放大器设计

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