LTC6261運(yùn)放系列的性能應(yīng)用

引言

一個新的運(yùn)放系列相對于電源電流的速度指標(biāo)達(dá)到了業(yè)界領(lǐng)先水平。LTC6261 / LTC6262 / LTC6263 系列 (單、雙、四路) 可在 240μA 的低電源電流下提供 30MHz 增益帶寬乘積，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)放可實(shí)現(xiàn)要求在低功率和低電壓條件下提供不打折扣之性能的應(yīng)用。

橋接式差分輸出放大器

由于可依靠低電源電流獲得這種帶寬和噪聲性能，因此實(shí)現(xiàn)超卓保真度所消耗的功率僅為便攜式音頻設(shè)備常見功耗的一小部份。鑒于 LTC6261 的獨(dú)特功能，與有源濾波器一樣，重溫便攜式音頻設(shè)備頭戴式耳機(jī)驅(qū)動器是一項(xiàng)合理的計劃。

頭戴式耳機(jī)揚(yáng)聲器阻抗的范圍從 32Ω 至 300Ω；它們的響應(yīng)率從 80dB 至 100dBSPL/1mW 及更高。例如設(shè)想一個具有 90dBSPL/1mW 響應(yīng)率的頭戴式耳機(jī)揚(yáng)聲器，它需要獲取 100mW 輸送功率以達(dá)到 110dBSPL。當(dāng)其阻抗為 32Ω 時，RMS 電流為 56mA，電壓為 1.8V；而當(dāng)阻抗為 120Ω 時，RMS 電流則為 29mA，電壓為 3.5V。

在采用一個 3.3V 電源和一個 LTC6261 放大器之輸出的情況下，可能不具備產(chǎn)生 100mW 功率的足夠驅(qū)動能力。然而，兩個 180° 定相放大器的組合足以提供達(dá)到 100mW 以上輸出功率所需的驅(qū)動能力。復(fù)制該橋式驅(qū)動電路可為左側(cè)和右側(cè)供電。

LTC6263 在一個小型封裝中提供了 4 個放大器。從一個雙放大器 LTC6262 驅(qū)動電路 (可以是左側(cè)或右側(cè)) 獲得的數(shù)據(jù)示于圖 2 和圖 3。在采用高達(dá) 1VP-P 輸入但無負(fù)載的情況下，兩個放大器的基本電流消耗為 500μA。

圖1：音頻頭戴式耳機(jī)橋式驅(qū)動器

圖2：在不同負(fù)載條件下LTC6262橋式驅(qū)動器THD和噪聲與頻率的關(guān)系曲線

圖3：在不同負(fù)載條件下LTC6262橋式驅(qū)動器THD和噪聲與幅度的關(guān)系曲線(在1kHz)

該電路包括兩部分，首先是一個閉環(huán)增益 = 1.5 的反相增益級，還有一個隨后的反相級。反相級的組合產(chǎn)生一個數(shù)值為 3 的單端輸入至差分輸出增益。當(dāng)采用 500mVP-P 輸入時，輸出為 1.5VP-P、或 0.75V 最大值、或 0.53VRMS。當(dāng)負(fù)載為 50Ω 時，500mV 輸入產(chǎn)生約 5.6mW 的輸出功率。在 1VP-P 輸入條件下，該電路提供 22.5mW。請注意，這為 LTC6261 輸出能夠在有負(fù)載的情況下具備接近軌至軌的擺幅提供了幫助。

在實(shí)驗(yàn)室里第一次構(gòu)建的這款電路產(chǎn)生了一個幾百 Hz 的顯著音調(diào)。結(jié)果是，正輸入未在所有頻率上作為一個 “AC 地” 進(jìn)行良好的接地，因?yàn)闆]有對電壓實(shí)施強(qiáng)力的固定。當(dāng)采用單電源而非雙電源時，需要固定電壓。當(dāng)使用單電源時，VM 不是地，而是一個生成的中間軌電壓以使負(fù)輸出拓?fù)淠苷_地工作。產(chǎn)生 VM 的電阻分壓器具有大的電阻值 (例如：兩個串聯(lián)的 470k) 以盡量地減小額外的電源電流。一個大的電容器在低頻條件下確保一個堅固接地。的確，增設(shè)一個大電容器 (1μF，它與并聯(lián)的 470k 電阻形成一個極點(diǎn)) 消除了神秘的失真音調(diào)。

盡管具有低靜態(tài)電流，但是該驅(qū)動器給一個頭戴式耳機(jī)負(fù)載傳遞了低失真。在足夠高的幅度下，失真在運(yùn)放輸出削波時大幅度地增加。當(dāng)輸出晶體管開始缺乏電流增益時，隨著負(fù)載的增加將較早地出現(xiàn)削波。

便攜式設(shè)備中的一個重要問題是電池消耗。大聲播放的音樂或聆聽者的音樂選擇會影響電池的消耗速率。此類設(shè)備的最終使用方式不在設(shè)計師的控制范圍之內(nèi)。但是，靜態(tài)電流并沒有脫離設(shè)計師的管控范圍。由于便攜式設(shè)備在大部分時間都有可能處于閑置狀態(tài)，所以靜態(tài)電流是很重要，因?yàn)樗掷m(xù)地消耗電池電量。LTC6261 的低靜態(tài)電流延長了電池放電時間。

結(jié)論

這里介紹的應(yīng)用利用了 LTC6261 運(yùn)放系列中提供的獨(dú)特特性組合。這些器件的低靜態(tài)電流并未削弱它們通常為更耗電的部件保留功率級別上執(zhí)行操作之能力。在其通用性之外，增加了軌至軌輸入和輸出、停機(jī)和封裝選擇等特點(diǎn)。