一种低功耗精密驱动放大器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种低功耗精密驱动放大器，包括精密运算放大电路，线性驱动放大电路和输出端，所述精密运算放大电路的输入端之一为该驱动放大器的输入端，其输出端和线性驱动放大电路输入端连接，所述线性驱动放大电路输出端与精密运算放大电路的另一输入端连接，并作为该驱动放大电路的输出端。本实用新型可有效解决运算放大电路引起的信号动态范围小、噪声信号幅度相对大和信噪比低的缺点，同时解决了D类放大器失真和噪声大的缺点。
【专利说明】一种低功耗精密驱动放大器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种驱动放大器，特别是一种低功耗精密驱动放大器。
【背景技术】
[0002]现有驱动放大器主要由运算放大器、D类放大器等关键元器件组成。运算放大器发展的一个方向是低电压低功耗，低电压运算放大器的设计适用于运算放大器工作在电源电压在I?5V的范围，这样的低电压低功耗要求对运算放大器产生了以下多方面的影响。由于电源电压的降低，信号的动态范围减小，同时，噪声信号幅度相对增大，放大器的信噪比降低。为了扩大信号的动态范围，低电压运算放大器通常需要输入输出的信号范围能达到全摆幅。低功耗条件下，运算放大器的单位增益频率受到很大影响。尤其是在负载电容不断减小时，偏置电流的降低将使得运算放大器的单位增益带宽显著减小。为了得到较大的直流电压增益，低电压运算放大器需要串联较多的增益级，这将使得运算放大器的频率补偿变得复杂，同时频率补偿部分的电路也将不可避免的消耗功耗。D类放大器是采用脉宽调变(PWM)原理来将输入信号转化为脉冲宽度可变的输出信号，然后通过低通滤波得到线性输出，它的功耗较低，但是缺点是失真和噪声比线性放大器大。针对此问题对D类放大器进行改进，并产生了 G类放大器，该G类放大器使用2组或多组电压值固定的电压源供电，当输出电压较小时，使用低电压电源，随着输出电压的升高切换到更高的电源，虽然G类放大器的降低了功耗，但是只采用2组电源时，仍有不小的功耗浪费在输出晶体管上，采用多组电源时，则电源的体积较大。
[0003]现有线性放大电路一般采用电压值固定的电压源供电，当负载电阻较大时，通常功耗较小，但当负载电阻较小时，即使输出电压较小，也会产生较大输出电流，这时放大器的输出晶体管功耗约为(IvcJ-1vciI)XIiJ (V。。为供电电压，Vci为输出电压，I。为输出电流)，占整个放大器功耗的大部分，并且需要采用较大散热装置防止烧毁放大器，体积较大。
[0004]因此，需要一种低功耗、抗干扰的驱动放大器。
实用新型内容
[0005]针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种低功耗精密驱动放大器，来解决运算放大电路信号的动态范围小、噪声信号幅度相对大、信噪比低等缺点，同时解决D类放大器失真和噪声大等缺点。
[0006]为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种低功耗精密驱动放大器，包括精密运算放大电路，线性驱动放大电路和输出端，
[0007]所述精密运算放大电路的输入端之一为该驱动放大器的输入端，其输出端和线性驱动放大电路输入端连接，
[0008]所述线性驱动放大电路输出端与精密运算放大电路的另一输入端连接，并作为该驱动放大电路的输出端。
[0009]优选的，所述精密运算放大电路采用LT1007型。[0010]优选的，所述线性驱动放大电路由晶体管、电容和电阻等分立器件组成，所述晶体管采用2SA970和2SC2240型。
[0011]优选的，该驱动放大器还包括正输出可调开关电源和负输出可调开关电源，所述正输出可调开关电源与线性驱动放大电路正极供电端连接，所述负输出可调开关电源与线性驱动放大电路负极供电端连接。
[0012]优选的，所述正输出可调开关电源由LTM8027型芯片、0PA4234运算放大器和电阻元件组成，所述负输出可调开关电源由LTM8027型芯片和电阻元件构成。
[0013]优选的，该驱动放大器还包括电源调节信号产生电路，所述电源调节信号产生电路输入端与线性驱动放大电路输出端连接，所述电源调节信号产生电路输出端分别与正输出可调开关电源和负输出可调开关电源连接。
[0014]优选的，所述电源调节信号产生电路包括0PA4234芯片、AD790型芯片和AD587型
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[0015]本实用新型有益效果:本实用新型可有效解决运算放大电路信号的动态范围小、噪声信号幅度相对大和信噪比低的缺点，同时解决了 D类放大器失真和噪声大的缺点。
[0016]【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1示出根据实用新型的驱动放大器的电路框图；
[0018]图2精密运算放大电路和线性驱动放大电路组合图
[0019]图3电源调节信号产生电路图
[0020]图4可调开关电源电路图
[0021]图中，1、精密运算放大电路，2、线性驱动放大器电路，3、正输出可调开关电源。4、负输出可调开关电源，5、电源调节信号产生电路。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0023]图1示出根据本发明优选实施例的一种低功耗精密驱动放大器，包括精密运算放大电路I，线性驱动放大电路2和输出端；所述精密运算放大电路I采用LT1007型，其输入端之一为该驱动放大器的输入端，其输出端和线性驱动放大电路2输入端连接；所述线性驱动放大电路2由晶体管、电容和电阻等分立器件组成，所述晶体管采用2SA970和2SC2240型，所述线性驱动放大电路2的输出端与精密运算放大电路I的另一输入端连接，并作为该驱动放大电路的输出端。
[0024]本实用新型所述驱动放大器还包括正输出可调开关电源3和负输出可调开关电源4，所述正输出可调开关电源3与线性驱动放大电路2正极供电端连接，所述负输出可调开关电源4与线性驱动放大电路2负极供电端连接，所述正输出可调开关电源3由LTM8027型芯片、0PA4234运算放大器和电阻元件组成，所述负输出可调开关电源4由LTM8027型芯片和电阻元件构成。
[0025]本实用新型所述驱动放大器还包括电源调节信号产生电路5，所述电源调节信号产生电路5输入端与线性驱动放大电路输出端连接，所述电源调节信号产生电路5输出端分别与正输出可调开关电源3和负输出可调开关电源4连接。
[0026]本实用新型所述电源调节信号产生电路5包括0PA4234芯片、AD790型芯片和AD587型芯片。
[0027]本实用新型工作时，采用线形电源为运算放大器电路I和线性驱动放大器2提供+30V、-30V、+15V、-15V 电压。
[0028]本实用新型采用的线性驱动放大器由分立器件构成，如图2所示。晶体管Ql、Q3为放大级，提供较大增益，晶体管Q2等提供偏置电压防止交越失真，晶体管Q4、Q5、Q6、Q7构成达林顿型推挽输出级，提供较大输出电流。
[0029]本实用新型采用的可调节输出电压的开关电源电路给放大器供电，开关电源的效率最高可到90%，开关电源输出电压从±3V~±24V连续可调，并且跟踪放大器输出电压，从而使IvcJ-1vtJ的值较小，减小了输出晶体管的功耗。本实用新型电源调节信号产生电路5主要由运算放大器、比较器、减法器等电路组成，它根据线性驱动放大器2输出电压改变前端精密运算放大电路1、线性驱动放大电路2供电电压，减小供电电压V。。+与线形驱动放大器输出电压之间的压降，从而减少整个电路的功耗，同时保证输出电压的稳定度。
[0030]本实用新型的可调开关电源采用了高集成度器件，减少了体积，电源调节信号产生电路5采用集成双或四运算放大器、比较器、电压基准和一些电阻电容构成，电路简单，线性驱动放大电路采用分立器件构成，价格较低，能够输出大电流。
[0031]本实用新型有益效果:本实用新型可有效解决运算放大电路信号的动态范围小、噪声信号幅度相对大和信噪比低的缺点，同时解决了 D类放大器失真和噪声大的缺点。
[0032]实施例 [0033]本实用新型精密运算放大电路I采用LT1007型。在实际电路中运算放大器的选取会直接影响放大电路的失调和噪音等性能。为了克服电路中的失调和噪声精密运算放大器I的后级采用线性驱动放大电路2，并在电路中采用负反馈进一步降低失真。
[0034]线性驱动放大电路2由分立器件构成，晶体管Ql和Q3为2SA970型放大级晶体管，用于提供增益，晶体管Q2的型号为2SC2240，用于提供偏置电压防止交越失真，晶体管Q4、Q5、Q6和Q7构成达林顿型推免输出级，用于提供较大输出电流。电容器C5、C6和C7以及电阻R8和R9为调节整个放大器频响的元件，图2中的元件值适合驱动8 Ω | | InF的负载，如果要驱动 IM Ω I I IOpF 的负载可取 C5=C6=10nF、R8=R9=200 Ω、C7=0pF 的值。
[0035]如图3所示，可调开关电源包括运算放大器U2和运算放大器U3，U2和U3的型号均为LTM8027。U2输出正电压Vee+，U3输出负电压Vee_，通过将U3的GND脚当成输出，将U3的其VOUT脚接地的方式得到负电压，运算放大器U4A为U3提供偏置电压，运算放大器U2和U3都采用+30V供电。开关电源的调节信号为Vetl+、Vetl_，由电源调节信号产生电路产生。可调开关电源最终输出电压为:
[0036]Vcc+= 2.46H = —1.23+ X K";单位:V。
[0037]电源调节信号产生电路根据线性驱动放大器输出的电压Vrat，产生ν&+、ν。+信号，其中:Fil =(-L^iJ-0.27)x2；
IFJ100
[0038]匕,丨--0.27)X 2 -1.23) X —；
'n 2 101[0039]运算放大器U4B将放大器输出的电压Vwt转换为
【权利要求】
1.一种低功耗精密驱动放大器，其特征在于:包括精密运算放大电路，线性驱动放大电路和输出端， 所述精密运算放大电路的输入端之一为该驱动放大器的输入端，其输出端和线性驱动放大电路输入端连接， 所述线性驱动放大电路输出端与精密运算放大电路的另一输入端连接，并作为该驱动放大电路的输出端。
2.根据权利要求1所述一种低功耗精密驱动放大器，其特征在于:所述精密运算放大电路采用LT1007型。
3.根据权利要求2所述一种低功耗精密驱动放大器，其特征在于:所述线性驱动放大电路由晶体管、电容和电阻等分立器件组成，所述晶体管采用2SA970和2SC2240型。
4.根据权利要求1所述一种低功耗精密驱动放大器，其特征在于:该驱动放大器还包括正输出可调开关电源和负输出可调开关电源，所述正输出可调开关电源与线性驱动放大电路正极供电端连接，所述负输出可调开关电源与线性驱动放大电路负极供电端连接。
5.根据权利要求4所述一种低功耗精密驱动放大器，其特征在于:所述正输出可调开关电源由LTM8027型芯片、0PA4234运算放大器和电阻元件组成，所述负输出可调开关电源由LTM8027型芯片和电阻元件构成。
6.根据权利要求1所述一种低功耗精密驱动放大器，其特征在于:该驱动放大器还包括电源调节信号产生电路，所述电源调节信号产生电路输入端与线性驱动放大电路输出端连接，所述电源调节信号产生电路输出端分别与正输出可调开关电源和负输出可调开关电源连接。
7.根据权利要求6所述一种低功耗精密驱动放大器，其特征在于:所述电源调节信号产生电路包括0PA4234芯片、AD790型芯片和AD587型芯片。
【文档编号】H03F1/26GK203482164SQ201320602668
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】杜庆荣, 孙小续 申请人:北京无线电计量测试研究所