Amplificador classe D CMOS para aparelho de auxílio à audição

Abstract

O presente trabalho propõe um amplificador classe D operando com baixa tensão e com consumo reduzido para aplicações em aparelhos de auxílio à audição. Projetado em modo corrente, explora as técnicas de compressão (log companding) e multiplicação (translinear loop). O sistema foi projeta-do de forma modular, estudando o desempenho de cada bloco, com ênfase no consumo de potência. Foram extraídos os parâmetros tecnológicos mais significativos do modelo do transistor MOS para diferentes tamanhos de transistores, realizando um projeto baseado em associações série-paralelo. Analisamos a influência dos filtros da saída no consumo, considerando a característica indutiva que apresentam os alto-falantes. O funcionamento do sistema foi verificado através de simulações do circuito projetado em tecno-logia AMS 0.35 ?m. Verificassem eficiência superior a 75% para potência na saída maior que um quarto da potência máxima, obtendo uma eficiência máxima de 90,6%, um consumo estático de 68 ?W, distorção harmônica inferior a 1%, sendo a área ativa de silício de 0,073mm2.

This work proposes a class-D amplifier for low voltage operation and reduced consumption, for application in hearing aid devices. Designed in current mode, the amplifier employs log companding for compression and multiplication techniques. The performance of each block of the amplifier was analyzed, and special emphasis was given to power consumption. The most significant technological parameters of the MOSFET model were extracted for different transistor sizes. The design of the amplifier is based on the series-parallel associations of transistors. We analyze the influence of the output filters on the power consumption, considering the speaker's inductive characteristic. The correct operation of the system was verified through simulations of the circuits designed in the AMS 0.35 ?m technology. Efficiencies over 75%, up to a maximum of 90.6 % were achieved for output power greater than one quarter of the maximum power. The static power consumption is 68 ?W, with total harmonic distortion less than 1%. The amplifier active area is around 0.073 mm2.