CMOS音頻功率放大器的旁路電壓控制電路

摘要：基于CSMCO．5μm CMOS工藝設計一種帶滯回功能的高穩定性電壓控制電路，利用遲滯比較器對旁路電壓和基準電壓進行比較并控制電容的充放電，提高了電壓的穩定性。Cadence Spectre仿真結果表明，該電路產生的電壓穩定性高，功耗低，且其滯回功能能有效抑制噪聲。與普通的旁路電壓控制電路相比，具有更高的穩定性和抗噪聲能力，可廣泛用于各種功率放大器內部。
關鍵詞：CMOS；旁路電壓；比較器；電流反饋

音頻功率放大器被廣泛應用于諸如移動電話、MP3，MP4等便攜式設備中，而為了使音頻功率放大器能正常工作，其內部必須含有旁路電壓控制電路，以產生正確的直流偏置電壓使電路正常工作。這里在O．5μm CMOS工藝條件下，設計了一種采用電流反饋實現遲滯功能的旁路電壓控制電路。

1 電路結構
旁路電壓控制電路包括施密特電路、比較器電路和控制電路三大部分。其整體的電路如圖1所示。下面將分別介紹。

1．1 施密特電路
集成電路的廣泛應用為芯片添加關斷功能以降低芯片的功耗成為必需。該設計中的M25～M29組成的施密特電路就提供了此功能。當外部引腳“SHUTDOWN”電壓Vin為低電平時，M25，M26導通，M27，M28截止，D點輸出高電平，此時整個電路處于關斷狀態，內部功耗極低。隨著Vin逐漸升高，當Vin>VTH(M28)時，M28，M29均處于導通狀態，則M28的漏端電壓為M28，M29對電源的分壓，近似為VDO／2．故M27仍截止。當Vin繼續上升，M25，M26導通能力下降，導致M27的源端電壓下降，當VGS(M27)>VTH(M27)時，M27開始導通，使D點電壓急劇下降，進一步使M25，M26的導通減弱直至截止，此時，輸出翻轉，D點輸出低電平，電路轉為正常工作。
施密特觸發器的特點在于其可將緩慢變化的電壓信號轉變為邊沿陡峭的矩形脈沖，所以即使外部引腳“SHUTDOWN”的電壓變化緩慢或包含噪聲，電路都能正常地工作；同時也能看出，只有在輸入大于一定電壓時，電路才會正常工作，這樣的設計提高了電路的抗干擾能力。
1．2 電壓比較器電路
比較器用于比較兩個輸入模擬信號并由此產生一個二進制輸出。而通常情況下，比較器工作于噪聲環境中，并且在閾值點檢測信號的變化。當一個包含噪聲的信號加在沒有遲滯功能的比較器的輸入端，會使比較器的輸出充滿噪聲，甚至有可能出現振蕩現象。故在設計時往往借助正反饋以實現滯后功能，使電路具有一定的抗噪聲能力。這種正反饋往往分為外部正反饋和內部正反饋，又由于外部正反饋所需的高精度的電阻在集成電路中很難實現，所以內部正反饋得到了更為廣泛的應用。