塑封管功放,《你好,放大器》-爱游戏平台

苗坤旺离型膜

常见经典【音频运放】的比较及推荐,欢迎大家指点和讨论

常见经典音频运放(

一般作前级用)

注:按大众整体听感排序,备注仅供参考,为声音普遍取向。喜好因人而异,个人偏向解析和声场,排序可能有差异。芯片质量和外部电路比较影响听感。

运放名称? ? ? ? ? ? ? ? 听感和备注? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 推荐试听? ? ? ? ? ? 封装 lme49990ma×2(参考级)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 贴片(单运放) lme49720ha(顶级,很全面,略淡,比na版好)? ? ? ? ? 1? ? ? ? ? ? ? ? ? 金封(外部电路有要求,na是塑封) lm4562na(冷峻,乐感次于49720)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封 amp9920as(声场宏大)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 贴片 amp8920vd(发烧,声场,高低频)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封(视频运放) opa111bm×2(指标低于627,但音质要强)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 金封(单运放,正品很少,不宜作i/v转换,opa2111bm是双运版) opa637bp×2(低频有力,解析很高,627的升级版)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封(单运放,放大倍数必须大于5) opa627bp×2(极品,华丽尊贵,胆味强于49720)? ? ? 3? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封(单运放,放大倍数一般大于5) opa1612a(人声饱满,清脆,高频细腻)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 贴片 opa128sm×2(泛音表现好,解析高)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 金封(单运放) ad797anz×2(柔和,人声亲切)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封(单运放,易自激) ad8620arz(浑厚,声场,人声凹陷)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5? ? ? ? ? ? ? ? ? 贴片 ad828an(跳感,大气,延伸,中频粗糙,优于827)? ? ? ? 6? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封(视频运放,易自激,超高sr:450v/μs,不要迷信827aq了) ad712aq(监听,纯净,平淡,颗粒感)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 陶封 opa2228p(解析强,高频清澈)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封 opa2107ap(均衡,甜,2111kp的升级版)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封(不好买到,泰国的不错) opa2111kp(安静,素质较高,女声,远差于111)? ? ? ? 8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封(2v/μs,不宜作i/v转换,2111bm比2111kp好太多) opa2604ap(胆味,深沉,通透,耐听)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封 dy649fh(高频华丽,细致,女声)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 陶封 opa2132pa(亮丽,通透,2134的精选版)? ? ? ? ? ? ? ? 10? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封 op275g(胆味,中频圆润,少许浑)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 11? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封 ne5532an (经典,温暖,高频暗,5532中最好)? ? ? ? ? ? 12? ? ? ? ? ? ? ? ? 塑封(荷兰) el2244cs(人声甜美,平淡,低频欠佳)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 贴片 opa2211,opa2277,opa2209等也是相当优秀的,不是常用运放,没有列出。 有一说:当年的四大发烧运放皇分别是:ne5532、lf353、ca3240、lm833,以及两个皇上皇lt1057和lt1028(双lt1028与ad828相当,当作其双运版的lt1057早被ad828秒掉)。现代五大顶级发烧运放opa2111(opa111),opa627(opa637),opa128,ad797,ad8620 。

转http://www.erji.net/read.php?tid=1320403

5401

2n5400/2n5401外形及引脚图

?????????图 2n5400引脚图

2n5400/2n5401参数

2n5400/2n5401 pnp小功率三极管,可与2n5550/2n5551 npn管做互补对称管.

2n5400 电流增益带宽积100-400mhz?放大倍数 30-200

2n5401 电流增益带宽积100-300mhz?放大倍数 40-200

4 使用放大器的共性问题

4.1 放大器的封装

选择运放的封装,对整体电路板尺寸、焊接工艺和散热有影响,对电路性能也有影响

4.1.1 关于封装的一些基本概念

关于封装,主要关心两个参数:

管脚间距两排管脚之间的宽窄

需要注意以下几点:

一款放大器通常具有多种不同的封装以数据手册最后的封装尺寸为准,绘制电路板

4.1.2 pdip 封装

常见的有塑封和陶瓷封装两种,不同公司名称略有区别,一般称为 dip 封装

相邻两个管脚之间的距离为 100mil,约为 2.54mm两列管脚之间的距离(宽度)为 300mil,约为 7.62mm

图片来源于《你好,放大器》

4.1.3 soic-n 封装

目前最为常用的封装,包括 8 管脚、10 管脚、14 管脚等。其定义核心是 150mil宽窄,50mil 间距

图片来源于《你好,放大器》

4.1.4 soic-w 封装

比较少见。300mil 宽窄,50mil 间距

图片来源于《你好,放大器》

4.1.5 msop 封装

核心定义是 3mm×3mm 外形,对 8 脚芯片,具有 0.65mm 间距,对 10 脚芯片,具有0.50mm 间距

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4.1.6 tssop 封装

核心定义:4.4mm 宽窄,0.65mm 管脚间距,厚度不超过 1.2mm

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4.1.7 sot-23 封装

核心定义为宽度 1.6mm,长度 2.9mm。分为 5 脚、6 脚和 8 脚等。其中 5、6 脚管脚间距为 0.95mm,8 脚管脚间距为 0.65mm

图片来源于《你好,放大器》

4.1.8 sc70 封装

核心定义:1.25mm 宽窄,0.65mm 管脚间距。有 5 脚、6 脚两种适用于运放。其中 6 脚仅在 5 脚封装的基础上,在第 2 脚对面增加了一个管脚

图片来源于《你好,放大器》

4.1.9 lfcsp 封装

间距为 0.5mm,管脚内嵌,具有散热暴露片,如何让散热片焊接到电路板铜皮上,手工操作需要另外想办法

图片来源于《你好,放大器》

4.1.10 lcc 封装

管脚间距 1.27mm,9mm 见方,手工焊接也比较困难

图片来源于《你好,放大器》

4.1.11 wlcsp 封装

不同管脚的,其间距是不一致的,6 脚的间距只有 0.4mm,也就是 15.7mil,而其焊球直径 0.267mm(10.5mil),焊球间间隙只有 5.2mil,就不要考虑中间穿线了。8 脚以上的间距为 0.5mm

图片来源于《你好,放大器》

4.1.12 常用管脚分布和例外

为了方便用户在输出脚和负输入脚之间连接一个电阻,这样可使得这个电阻具有极小的杂散电容,这在高频放大器设计中非常有用。运放最常见的4种管脚分布,如图所示:

图片来源于《你好,放大器》

4.2 供电和电源去耦

给放大器提供良好的电源配置,是用好放大器的关键

4.2.1 给放大器供电的几项注意

注意电源极性和电压大小运放内部相通的电源引脚或者gnd,要全部按要求接好给电源对地配置电容在供电电源接芯片电源引脚的路径中串联磁珠

4.2.2 怎么给放大器电源配置电容

电源对地之间增加的电容,分为两类:库电容和旁路电容

库电容

库电容定义: 是一个百 μf 数量级的电解电容 库电容作用: 当负载出现突然的大电流需求,而电源一时不能提供如此大的电流输出,就会造成输出产生电压跌落。为避免这种现象出现,库电容在此时会释放它内部的电荷,形成补充电流输出,以减小电源的输出压力

库电容一般设计在电源进入电路板的入口处,且距离用电运放距离不能太远,一般建议不要超过 10cm

旁路电容

旁路电容: 一般是 10uf~0.1uf~0.01uf 的电容组,设计在芯片的电源管脚根部,在局部形成一个低通滤波器,用于“旁路” (bypass)电源出现的高频电压噪声

为什么要用两个电容形成电容组来实现高质量的旁路:

几乎所有的电容都不是理想的 1/f 阻抗,而实际呈现一个“沟型”的阻抗曲线,如图所示。在低频段,感抗和电阻都很小,随着频率的上升,电容容抗逐渐下降,总阻抗也是下降的。而随着频率的再升高,感抗开始起作用,使得总阻抗呈现上升趋势

图片来源于《你好,放大器》

不同类型、不同大小的电容器,其等效电感 l、等效电阻 r 不同,其阻抗沟型曲线的形态就不同,其低阻抗覆盖区域也就不同如果要覆盖较为宽广的噪声频段,仅用一个电容是难以实现的。用一个较大的电容 c1 负责较低频段,用一个较小电容 c2 负责较高频段,是实践中最为常见的有效方法,这两个电容的容值一般选为 50 倍到 1000 倍较好。常用的组合有10μf/0.1μf,4.7μf/0.01μf,10μf/0.01μf 等

4.2.3 配置旁路电容器的注意事项

pcb布线时需要注意:

流经原则: 电容应该放置在电源进线的途中,电源先经过电容组,再进入电源管脚顺序原则: 电源走线应先经过 c1 大电容,再经过 c2 小电容就近原则: c2 小电容应该无限靠近芯片电源脚根部,而 c1 也尽量靠近 c2共地原则: 一个电容组的两个电容,其接地点必须是一个相同的地平面区域,而不要使用靠过孔相连的两个地区域电源走线应该足够的粗,不要因为个别地方很窄,就整体将电源线变细不要节省电容,不要让其它电路干涉电源旁路电容的布局注意电解电容的极性和耐压问题。钽电容耐压不够,很容易烧毁根据噪声分布不同,可能要考虑更换电容值。但大电容在 1μf~10μf 内,小电容在0.01μf~0.1μf 内,是最为常见的搭配

图片来源于《你好,放大器》

4.3 不要忽视直流通路

4.3.1 为什么要给放大器提供直流通路

运算放大器的入端是晶体管的基极或者栅极。在完全浮空的情况下,晶体管是不会导通的。任何一个晶体管要想正常工作,必须具有合适的静态工作点,也就是它必须有正常的直流通路,或者说它不能浮空。下图为实现隔直放大的电路:

图片来源于《你好,放大器》

正确的接法: 增加了一个电阻 r 接地后,该运放的正输入端晶体管就有了明确的直流通路,可以建立起合适的静态工作点

几种常见的浮空源

运放输入端需要必要的直流通路,所以浮空源是不能直接接入运放输入端的。以下信号源属于浮空的,在接入放大器时必须考虑怎么提供直流通路

信号经过隔直电容器浮空变压器的负边差分输出的无源传感器,驻极体话筒,水听器等。有些差分输出的无源传感器,还具有接地的第三端,就不属于浮空的人体。在人体皮肤表层任意两点之间,都存在差分电压。心电或者肌电,在没有其他措施的情况下,这也属于浮空源

4.3.2 仪表放大器不接受浮空输入

仪表放大器内部有两个平行的同相输入放大器。该放大器的负输入端有直流通路,如图红线所示,而正输入端却是浮空的,这就需要外部信号源提供非浮空的直流电位

图片来源于《你好,放大器》

将浮空变压器负边的中心点接地,就强制给变压器赋予了一个直流电位,且通过负边绕组,可以将这个直流电位与放大器入端建立直流通路,如图所示:

图片来源于《你好,放大器》

4.3.3 差动放大器可以接受浮空输入

差动放大器如图所示,它可以接受浮空输入。该运放的负输入端靠输出端提供直流通路,正输入端靠 gnd 提供直流通路

图片来源于《你好,放大器》

4.3.4 全差分放大器可以接受浮空输入

全差分放大器也可以接受浮空输入,它的两个输入端,都由输出端提供直流通路

图片来源于《你好,放大器》

4.4 自激振荡

低频放大器一般不容易自激振荡,使用高频放大器时,可能会出现自激振荡

4.4.1 自激振荡现象

理论上: 自激振荡是指当放大器加电后,还没有加载输入信号,输出端就出现了高频的类似于正弦波一样的波形 实际中: 当输入某些信号时,输出是正常的,一旦改变输入信号幅度或者频率到某些特定值,输出波形在原基础上会叠加更高频率的振荡信号

4.4.2 根本原因

运放自激振荡的根本原因: 某种频率信号(一般源自于内部广谱噪声)在环路增益大于 1 的情况下,其环路附加相移达到了 180 度,使得原本设计的负反馈变成了正反馈,且在环路内不断增大

造成运放电路振荡的客观原因:

电路设计不正确,环路增益 auof 过大,也就是闭环增益 1/f 太小。有些运放不支持太小的电压放大倍数,比如 op37,其标称最小增益为 5,如果用 op37 设计成跟随器,也就是 1 倍电压增益,那就一定会自激振荡的。因此,要设计跟随器,一定得选择单位增益稳定的运放输出直接驱动大电容。要用运放驱动大电容, 或者选用驱动电容能力较强的运放; 或者在运放的输出端串联一个小隔离电阻, 一般在 22 欧姆~100 欧姆之间,再驱动电容;或者采用专门电路引入了杂散电容。 比如反馈线路与地之间间距过小, 形成了较大的杂散电容; 使用了杂散电容较大的直插式电阻; 反馈线路背面使用了大面积的地层; 输出端接了不合适的电缆

4.4.3 避免和消除

遇到自激振荡,按以下步骤一般可以排除:

目测或者审查电路,观察是否有明显的违规现象尝试更换运算放大器如断掉负载,自激振荡消失,可考虑在负载和运放输出之间串联一个小电阻,先从100 欧姆试起,最终找到合适的隔离电阻在反馈电阻中并联一个小电容,是消振最为常见的做法重新设计电路板,将杂散电容大幅度降低尝试其他补偿方法,超前补偿、滞后补偿等等,都是在外部增加电容,强制改变闭环传函的零极点位置,以消除自激振荡的条件

4.5 驱动大电容负载

运放输出端不能驱动电容的主要原因: 运放的输出阻抗与被驱动电容之间,会形成一个低通滤波器,在闭环环路中就可能产生最大 90 度的附加相移。一般运放的相位裕度仅在 50 度左右,出现这样的附加相移是极为危险的,极易满足自激振荡的条件

4.5.1 能驱动大电容的运放

adi可以驱动大电容的运放如下:

图片来源于《你好,放大器》

4.5.2 驱动大电容的典型电路

经典电路如图所示,表现出一个低通滤波作用,可以驱动大电容 cl,且输出电压几乎没有跌落,输出阻抗也不是 riso。该电路广泛应用于低采样率 adc 前端驱动,基准电压驱动

图片来源于《你好,放大器》

当 rg存在,电路表现类似于同相比例器,低频增益为 1 rf/rg;rg开路,电路表现类似于电压跟随器

4.6 注意输入端保护

运放可以分为三类:

有些运放输入端并接了两组保护二极管,《你好,放大器》暂称之为 a 类有些在保护二极管前面还串联了电阻,暂称之为 b 类有些则没有任何保护措施,暂称之为 c 类

使用 a 类放大器时,需要注意:

尽量不要让它们作为比较器使用作为跟随器使用时,必须在反馈支路中串联保护电阻 rf

4.7 带宽计算

设计一个放大电路,需要很多严格的计算,最关键的— —带宽计算

4.7.1 传统估算公式

一个放大电路,如果闭环带宽大于 fhf,闭环电压增益为 af,那么运放的增益带宽积gbw 要求为:

据此选择合适的运放即可。其中 h 是一个保险系数,它越大,越能保证上述要求。它的含义是,在 fhf频率处,开环增益为闭环增益 af的 h 倍

4.7.2 关于增益带宽积完整的要求

设计音频放大电路中,常有这样的要求:增益 10 倍,带宽 20khz,通带内增益误差小于 0.5db。如图所示,红色为运放的开环增益随频率变化曲线,蓝色为闭环增益随频率变化曲线

图片来源于《你好,放大器》

图中可以看出,设定闭环增益为 af=10 倍=20db,带宽 20khz,即 f1=20khz。所谓的通带内增益误差小于 0.5db,是指:随着频率的上升,开环增益在下降,闭环增益也会下降,在 f1=20khz 处,闭环增益下降最严重,也不会超过-0.5db,即

k问题

设计一个放大电路,闭环增益为 af,要求在指定频率 f1内,增益下降不小于 k(k<1) 。问,如何选择放大器的增益带宽积?

4.7.3 闭环增益表达式

运放组成的放大电路负反馈框图,如图所示:

图片来源于《你好,放大器》

可得到闭环增益表达式为:

4.7.4 k问题的进一步变形和求解

一般电路中,衰减系数和反馈系数都是电阻分压形成,在不是太高的频率下,它们是实数,且与频率无关。得到简化的 k 问题表达式为:

理论上,这是一个无解的方程

可利用的规律

如图所示,在 f1附近,开环增益复数表达式都具有 90°相移

图片来源于《你好,放大器》

4.7.5 带宽计算实例

制作一个同相比例器实现放大器,要求通带增益 10 倍,带宽 100khz ,带内增益波动不超过-0.2db ,选择合适的运放(只考虑增益带宽积) 解:由题意得 af=10,即 f=1/10=0.1,f1=100khz,且

则增益带宽积至少为

4.8 漂亮的布线是成败的关键

4.8.1 基础知识

英制单位

100mil=2.54mm,1mil=25.4μm 50mil=1.27mm

pcb 走线和铜导线的电阻

一般的印制板具有 0.5~1 盎司的覆铜厚度,大约只有 36μm。在此情况下,常温下铜具有确定的电导率,就可以计算出走线电阻如下:

铜导线电阻:

当把直径用 mm 代入,则为:

在流过较大电流或者精细测量中,这个电阻值是不可忽视的:

1cm 长 10mil 宽的走线,大约 19mω 电阻1m 长截面积为 1 平方 mm 的铜导线,大约有 22mω 电阻

pcb 走线的电感量

对一个厚度为 h,宽度为 w,长度为 l(均为 mm 单位)的 pcb 走线,其电感量为:

电感量与线长度的关系如下图。在这个范围内,同样线宽下,长度越长,电感量越大。同样长度下,线宽越宽,电感量越小

图片来源于《你好,放大器》

pcb 走线与地层的电容量

pcb 板一层为地,另一层有一个面积为 a(单位 mm2)的节点区域,这两者之间就存在电容:

其中,er为介电常数,对常见 pcb 板为 4.7,d 为 pcb 板材厚度,一般为 1~1.5mm 一般来说,pcb 电容对设计电路板影响最大的是关键信号线的对面层是地平面。此时,越粗的信号线会产生越大的电容量。在高速放大器中,反馈线如果具有这个电容,一般来说是不容忽视的。因此,在这根线背面将地层挖空,是一种常见的降低杂散电容的方法

4.8.2 布局原则

良好的布局是成功的一多半,布局原则:

原则一:近。 在满足散热、安装等位置必须要求的情况下,元器件之间的距离尽量短。第一减小了信号传输距离,这在高频信号传输中尤为重要。第二,节省面积。其缺点是布线难度增加;造成某些线、节点之间距离过近,引发较大的杂散电容原则二:顺。 元器件布局形成后,信号走向比较顺畅,尽量避免信号的来回绕线

4.8.3 走线原则

短: 信号线越短越好,电阻小,电感小,电容小粗: 线越粗,电阻越小,对电源线非常重要远: 关键信号线,距离其他节点越远,造成的电容越小,互相干扰越小。远分两个方面,第一是同层线路和覆铜区域,第二是和背面地层或者其他信号线滑: 走线中转弯要平滑

对信号线来说,不要一味追求粗:

第一,可能带来更大的对地电容第二,可能挤压其他线路布线第三,一般来说信号线上不会通过大电流,一味降低电阻意义不大没有特殊要求情况下,10mil 线传送信号是足够粗的

4.8.4 反馈支路

高速运放的反馈支路布线,背面一定不能有地层: 图片来源于《你好,放大器》

4.8.5 尽量不要自动覆铜

自动覆铜,一方面不易实现挖空操作,另一方面,很容易造成“孤岛地” “孤岛地” ,是指一个较大的区域,它在电路节点中仍属于“地” ,但是它是由一根很细的线与真正的地平面相连

4.8.6 多看,多悟,少记

学习布线的诀窍:多看,多悟,少记

致谢杨建国老师著作《你好,放大器》

希望本文对大家有帮助,上文若有不妥之处,欢迎指正

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