简单电路限制放大器的输出

为了使音频放大器能够同时容纳响亮和轻柔的声音，而不会削波响亮的波形，您可以通过向标准应用电路添加几个组件来实现非线性传递函数。

这篇文章的类似版本出现在 2007 年 8 月 16 日的《电子设计》杂志上。

放大人声是一项艰巨的挑战。最困难的一项是提供足够的放大，让说话轻声细语的人理解，同时为大声说话的人留出足够的空间。如果放大太高，大声的声音或噪音会导致音频波形的削波，从而使随后的信号难以理解并且对耳朵很刺耳。

应对这一困境的一种方法是使用非线性传递函数（图 1）限制信号，通过向标准应用电路添加几个组件来实现。当音频输入的正峰值或负峰值超过背对背二极管 (D1) 之一的开启电压时，二极管导通并衰减信号幅度的任何进一步增加。电阻器 R1 和 R2 添加了一个串联阻抗，以防止音频源过度加载。

小信号二极管网络限制放大器的输出电压。

在正常工作期间，输入音频几乎不会受到二极管网络的衰减，而 U1 MAX9700A) 的高输入阻抗可防止由于较高的源阻抗而导致衰减。随着输入幅度的增加，传递函数会发生变化，如输出幅度与输入幅度的关系图所示（图 2）。如您所见，输出跟踪低电平信号的输入，当输入电平高于 0.5VRMS 时，电路增益会降低。增益压缩与峰值输出电压无关，如对各种电源电压的响应所示。

图 1 中二极管网络的信号衰减通过导致较高幅度输入的非线性传输来防止输出削波。请注意，“3.3V 带钳位”和“5V 带钳位”具有相同的响应，因此重叠。此外，即使没有钳位，“2.5V”和“3.3V”也会由于摆动限制而显示压缩。

编辑：hfy