硅麦音频放大电路
【导读】昨天讨论并测试了对于英飞凌的模拟接口硅麦的放大电路，?并利用LTspice进行了仿真测试，?可以看到它能够比较好的满足对硅麦音频放大的需要。? 但昨天博文中的电路有两点缺陷，??一个就是当放大信号比较大的时候，单管放大电路会出现比较大的失真。?第二个就是昨天给出的电路图中存在一个小的BUG，?当时这个R1忘记在电路图中给绘制出来，?但在后面的仿真电路中是标明的。
01 硅麦音频放大
一、简介
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昨天讨论并测试了对于英飞凌的模拟接口硅麦的放大电路，?并利用LTspice进行了仿真测试，?可以看到它能够比较好的满足对硅麦音频放大的需要。? 但昨天博文中的电路有两点缺陷，??一个就是当放大信号比较大的时候，单管放大电路会出现比较大的失真。?第二个就是昨天给出的电路图中存在一个小的BUG，?当时这个R1忘记在电路图中给绘制出来，?但在后面的仿真电路中是标明的。
为了改进上述问题，?本文给出基于轨到轨低压运算放大器的音频放大电路设计方案。
二、电路设计
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这里给出了电路设计原理图，?在分析之前，?先讨论一下电路设计需求。?要求电路增益能够大于50，?为了能够充分利用3.3V的电压范围，零电平需要在1.625V左右，?电路的频率范围大于250至5000Hz。?下面来分析一下这个电路的电路原理。
▲ 图1.2.1 电路设计指标要求
为了适应电路低压3.3V工作电源的需要，?选择轨到轨低压运算放大器，?工作电源为单电源3.3V。?电路的静态工作点，?是由R1,R3决定的，?根据硅麦的静态电压工作点为1.3V，?可以计算出运放的静态工作电压，?这个电压数值?由这个公式计算所得，为1.63V。又可以通过这个公式反过来选择合适的R1,R3进行设计。??下面再分析一下电路的放大倍数。
电路的交流放大倍数，?主要是由R1,R2,R3决定。?这是一个同相放大器，??根据电路网络原理，这里给出了放大倍数计算公式，?根据电路中的器件参数，改电路的交流信号放大倍数大约为49.2倍，?基本满足前面设计要求。?这里讨论的是交流信号放大倍数，?其中的隔直电容C1被当做交流短路看待。?器件C1，R2的数值决定了放大电路低频截止频率。
关于电路的频率响应特性，?可以根据电路器件参数进行分析，?器件C1，R2是关键。??现有R3,R2,C1的串并联获得负反馈分压网络电抗XRC数值，?然后根据同相放大器增益公式获得电路的放大倍数，?整理一下它与反馈网络R1,R2,R3,C1都有关系。
▲ 图1.2.2 电路幅频特性
下面通过Python来编程仿真?来获得放大电路的幅频特性。?这是计算的结果，?可以看到放大电路的低频截止频率大约是在100Hz左右，?当输入信号的频率大于250Hz之后，增益基本上保持在50倍左右了。
▲ 图1.2.3 放大电路的幅频特性
三、电路仿真
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在LTspice中搭建相同的电路，?这里给出了输入输出的信号波形，?可以看到电路的零点在1.6V左右，?输入输出信号幅度增益在50上下。
▲ 图1.3.1 电路仿真结果
总结
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本文给出了对于硅麦的音频放大器的设计，?通过设计和仿真验证了它的正确性。
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硅麦音频运放电路设计[1]
参考资料
[1] 硅麦音频运放电路设计: https://www.bilibili.com/video/BV1884y1k7t1/?vd_source=018fb56143bdd99e9082b03b2d65a531
作者：卓晴
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