簡單電路限制放大器的輸出

為了使音頻放大器能夠同時容納響亮和輕柔的聲音，而不會削波響亮的波形，您可以通過向標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路添加幾個組件來實現(xiàn)非線性傳遞函數(shù)。

這篇文章的類似版本出現(xiàn)在 2007 年 8 月 16 日的《電子設(shè)計》雜志上。

放大人聲是一項艱巨的挑戰(zhàn)。最困難的一項是提供足夠的放大，讓說話輕聲細(xì)語的人理解，同時為大聲說話的人留出足夠的空間。如果放大太高，大聲的聲音或噪音會導(dǎo)致音頻波形的削波，從而使隨后的信號難以理解并且對耳朵很刺耳。

應(yīng)對這一困境的一種方法是使用非線性傳遞函數(shù)（圖 1）限制信號，通過向標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路添加幾個組件來實現(xiàn)。當(dāng)音頻輸入的正峰值或負(fù)峰值超過背對背二極管 (D1) 之一的開啟電壓時，二極管導(dǎo)通并衰減信號幅度的任何進(jìn)一步增加。電阻器 R1 和 R2 添加了一個串聯(lián)阻抗，以防止音頻源過度加載。

小信號二極管網(wǎng)絡(luò)限制放大器的輸出電壓。

在正常工作期間，輸入音頻幾乎不會受到二極管網(wǎng)絡(luò)的衰減，而 U1 MAX9700A) 的高輸入阻抗可防止由于較高的源阻抗而導(dǎo)致衰減。隨著輸入幅度的增加，傳遞函數(shù)會發(fā)生變化，如輸出幅度與輸入幅度的關(guān)系圖所示（圖 2）。如您所見，輸出跟蹤低電平信號的輸入，當(dāng)輸入電平高于 0.5VRMS 時，電路增益會降低。增益壓縮與峰值輸出電壓無關(guān)，如對各種電源電壓的響應(yīng)所示。

圖 1 中二極管網(wǎng)絡(luò)的信號衰減通過導(dǎo)致較高幅度輸入的非線性傳輸來防止輸出削波。請注意，“3.3V 帶鉗位”和“5V 帶鉗位”具有相同的響應(yīng)，因此重疊。此外，即使沒有鉗位，“2.5V”和“3.3V”也會由于擺動限制而顯示壓縮。

編輯：hfy