【導讀】昨天討論並測試了對於英飛淩的模擬接口矽麥的放大電路， 並利用LTspice進行了仿真測試， 可以看到它能夠比較好的滿足對矽麥音頻放大的需要。  但昨天博文中的電路有兩點缺陷，  一個就是當放大信號比較大的時候，單管放大電路會出現比較大的失真。 第二個就是昨天給出的電路圖中存在一個小的BUG， 當時這個R1忘記在電路圖中給繪製出來
， 但在後麵的仿真電路中是標明的。

01 矽麥音頻放大

一、簡介

昨天討論並測試了對於英飛淩的模擬接口矽麥的放大電路， 並利用LTspice進行了仿真測試， 可以看到它能夠比較好的滿足對矽麥音頻放大的需要。  但昨天博文中的電路有兩點缺陷，  一個就是當放大信號比較大的時候，單管放大電路會出現比較大的失真。 第二個就是昨天給出的電路圖中存在一個小的BUG， 當時這個R1忘記在電路圖中給繪製出來， 但在後麵的仿真電路中是標明的。

為了改進上述問題， 本文給出基於軌到軌低壓運算放大器的音頻放大電路設計方案。

二

、電路設計

這裏給出了電路設計原理圖
， 在分析之前
， 先討論一下電路設計需求。 要求電路增益能夠大於50
， 為了能夠充分利用3.3V的電壓範圍，零電平需要在1.625V左右， 電路的頻率範圍大於250至5000Hz。 下麵來分析一下這個電路的電路原理。

▲ 圖1.2.1 電路設計指標要求

為了適應電路低壓3.3V工作電源的需要
， 選擇軌到軌低壓運算放大器
， 工作電源為單電源3.3V。 電路的靜態工作點， 是由R1,R3決定的， 根據矽麥的靜態電壓工作點為1.3V， 可以計算出運放的靜態工作電壓， 這個電壓數值 由這個公式計算所得，為1.63V。又可以通過這個公式反過來選擇合適的R1,R3進行設計。  下麵再分析一下電路的放大倍數。

電路的交流放大倍數， 主要是由R1,R2,R3決定。 這是一個同相放大器，  根據電路網絡原理，這裏給出了放大倍數計算公式， 根據電路中的器件參數，改電路的交流信號放大倍數大約為49.2倍
， 基本滿足前麵設計要求。 這裏討論的是交流信號放大倍數， 其中的隔直電容C1被當做交流短路看待。 器件C1，R2的數值決定了放大電路低頻截止頻率。

關於電路的頻率響應特性， 可以根據電路器件參數進行分析
， 器件C1
，R2是關鍵。  現有R3,R2,C1的串並聯獲得負反饋分壓網絡電抗XRC數值
， 然後根據同相放大器增益公式獲得電路的放大倍數， 整理一下它與反饋網絡R1,R2,R3,C1都有關係。

▲ 圖1.2.2 電路幅頻特性

下麵通過Python來編程仿真 來獲得放大電路的幅頻特性。 這是計算的結果， 可以看到放大電路的低頻截止頻率大約是在100Hz左右
， 當輸入信號的頻率大於250Hz之後

，增益基本上保持在50倍左右了。

▲ 圖1.2.3 放大電路的幅頻特性

三、電路仿真

在LTspice中搭建相同的電路， 這裏給出了輸入輸出的信號波形

， 可以看到電路的零點在1.6V左右
， 輸入輸出信號幅度增益在50上下。

▲ 圖1.3.1 電路仿真結果

總結

本文給出了對於矽麥的音頻放大器的設計， 通過設計和仿真驗證了它的正確性。

矽麥音頻運放電路設計[1]

參考資料

[1] 矽麥音頻運放電路設計: https://www.bilibili.com/video/BV1884y1k7t1/?vd_source=018fb56143bdd99e9082b03b2d65a531

作者：卓晴

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