音頻設(shè)計(jì)一直是大多數(shù)電子工程師熱衷的課題，在音頻設(shè)計(jì)中人們對(duì)完美的追求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)對(duì)成本的考慮。然而，最簡(jiǎn)單的電路有時(shí)可提供最佳性?xún)r(jià)比方案。雖然市場(chǎng)上眾多新的低功率揚(yáng)聲器彰顯出向D類(lèi)音頻性能發(fā)展的趨勢(shì)，但就低成本、低失真和低噪聲而言，AB類(lèi)音頻性能仍然最有競(jìng)爭(zhēng)力。

差分AB類(lèi)輸出

AB類(lèi)結(jié)構(gòu)提供的信號(hào)與噪聲加失真比可能比D類(lèi)好達(dá)十倍。它的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、輸出端無(wú)需電抗濾波器件、輸出信號(hào)中也不會(huì)出現(xiàn)由頻率高達(dá)幾百kHz的切換所產(chǎn)生的電磁輻射。然而，AB類(lèi)輸出級(jí)還只是低噪聲和低成本音頻放大器結(jié)構(gòu)的一部分。另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)還證明若要在低頻率下提供良好的音頻性能，揚(yáng)聲器必須使用大容量的耦合電容器。即便是有相當(dāng)高阻抗的揚(yáng)聲器，也需要一個(gè)幾千微法的電容器來(lái)提供極低的阻抗以獲得足夠的驅(qū)動(dòng)。AB類(lèi)差分輸出解決了這一問(wèn)題，它可以直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器而不需要采用隔直流電容。另外，與傳統(tǒng)的單端驅(qū)動(dòng)相比，如果差分輸出信號(hào)反相，負(fù)載將獲得兩倍的輸出電壓。

差分輸入級(jí)和噪聲性能

差分輸入級(jí)也能為放大器的噪聲性能帶來(lái)好處。噪聲可以從兩方面污染信號(hào)，即地線(xiàn)上的噪聲和耦合到信號(hào)中的噪聲。

在所有的混合信號(hào)音頻設(shè)計(jì)中，附近會(huì)有一些數(shù)字電路，通常很難實(shí)現(xiàn)兩個(gè)地平面(一個(gè)模擬、一個(gè)數(shù)字)的理想布放。因此，高速數(shù)字噪聲會(huì)耦合到模擬地上，從而極大地降低高性能放大器所炫耀的信噪比。在高精度模擬設(shè)計(jì)中，一般都假設(shè)地線(xiàn)實(shí)際上永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到零伏。在地線(xiàn)上分別存在低頻和高頻噪聲，前者是由流入模擬器件的電源端的電流所引起，而后者則通常由流入數(shù)字器件電源端的浪涌電流以及信號(hào)線(xiàn)和地之間的耦合噪聲所引起。如果輸入信號(hào)的參考地為噪聲地，那么該噪聲將被絲毫不差地出現(xiàn)在放大器的輸出端。

除了放大器的地線(xiàn)噪聲外，噪聲還可能從周?chē)娐分旭詈系叫盘?hào)中。例如，手機(jī)中的噪聲可能來(lái)自射頻電路、高速數(shù)字電路或者幾個(gè)開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器。

差分輸入級(jí)克服了地噪聲和信號(hào)噪聲，而只有需要的信號(hào)才被放大。如果在PCB上輸入信號(hào)線(xiàn)靠的很近并相互并行，耦合到輸入端的任何噪聲將是共模的，因此不會(huì)被放大。所以在設(shè)計(jì)優(yōu)良的差分輸入級(jí)里，輸入電路的精確匹配意味著在每個(gè)輸入上的任何失真通常都是相同的，因而會(huì)被差分輸入級(jí)的差分特性抵消掉。

差分輸入/輸出放大器理論分析

圖1給出了奧地利微電子公司的一個(gè)1.8W的AB類(lèi)差分輸入、差分輸出音頻放大器的原理圖。

圖1：AB類(lèi)差分輸入、差分輸出音頻放大器原理圖。