音频前置放大器SSM2019：高性能与低噪声的完美结合

在音频系统设计中，前置放大器的性能高低直接影响到整个系统的音质表现。今天我们就来深入探讨一款综合性能优异的音频前置放大器——SSM2019。

文件下载：SSM2019BRNZ.pdf

一、产品特性亮点

1. 优异的噪声性能

SSM2019的噪声表现堪称卓越，具备1.0 nV/√Hz的电压噪声密度或1.5 dB的噪声系数，这使得它在处理微弱音频信号时能够有效减少背景噪音的干扰，为音频系统提供更加纯净的信号。

2. 超低谐波失真

在全音频频段，当增益G = 100时，总谐波失真加噪声（THD + N）小于0.01%，能够高度还原原始音频信号，保证音频的高质量输出。

3. 宽频带与高摆率

其带宽在增益G = 100时可达1 MHz，高摆率在增益G = 10时为16 V/μs，这使得它能够快速响应音频信号的变化，应对高频音频信号也游刃有余。

4. 其他特性

• 具有10 Vrms的满量程输入，增益G = 1且电源电压Vs = ±18 V。
• 单位增益稳定，可在不同增益设置下保持稳定的工作状态。
• 真正的差分输入，能有效抑制共模信号和噪声。
• 具备次音频1/f噪声拐点，进一步优化低频噪声性能。
• 提供8引脚PDIP或16引脚SOIC封装，方便不同的电路布局需求。
• 仅需一个外部元件即可工作，大大简化了电路设计。
• 成本极低，性价比高。
• 工作温度范围为–40°C至+85°C，适应不同的工作环境。

二、应用领域广泛

SSM2019凭借其出色的性能，在多个音频相关领域都有广泛的应用：

1. 专业音频领域

常用于音频混音台，对多路音频信号进行前置放大和处理，为后续的混音操作提供高质量的信号源。同时，也可用于对讲机/寻呼系统，确保语音信号的清晰传输。

2. 通信领域

在双向无线电设备中，能够对音频信号进行有效放大和处理，提高通信质量。

3. 探测领域

可应用于声纳系统，增强声纳信号的探测精度和可靠性。

4. 数字音频领域

在数字音频系统中，作为前置放大器为后续的数字处理提供高质量的模拟信号。

三、技术细节剖析

1. 增益设置

SSM2019只需一个外部电阻RG即可设置电压增益，电压增益G的计算公式为(G=frac{10kOmega}{R{G}} + 1)，外部增益电阻RG的计算公式为(R{G}=frac{10kOmega}{G - 1})。增益范围可从1到3500，在单位增益应用中无需增益设置电阻。为了获得最佳效果，建议使用金属膜或绕线电阻。

2. 噪声性能计算

该放大器的总噪声可通过公式(E{n}=sqrt{e{n}^{2}+(i{n}R{S})^{2}+e{t}^{2}})计算，其中(E{n})为总输入参考噪声，(e{n})为放大器电压噪声，(i{n})为放大器电流噪声，(R{S})为源电阻，(e{t})为源电阻热噪声。以典型麦克风阻抗150Ω为例，在1 kHz时总输入参考噪声为1.93 nV/√Hz，极低的噪声使得它在音频系统中几乎不会引入额外的干扰。

3. 输入保护与偏置

SSM2019在输入晶体管的基极 - 发射极结之间设有保护二极管，可防止意外的雪崩击穿，避免噪声性能严重下降。同时，还提供了额外的钳位二极管，防止输入信号超出电源范围。在输入偏置方面，虽然输入是完全浮动的，但需要确保两个输入都有直流偏置连接，以保持在输入共模范围内。可以通过接地换能器的一侧或使用两个电阻来设置偏置点，为了限制共模拾取，电阻值应尽量小。对于平衡换能器，具有最佳的抗噪声能力。此外，为了保证稳定性，需要在输入两端直接跨接一个射频旁路电容，并尽可能靠近输入端子。

4. 参考端子与共模抑制

输出信号是相对于参考端子定义的，参考端子通常连接到模拟地，也可用于偏移校正或电平转换。参考源电阻会按(5kOmega/R_{REF})的比例降低共模抑制比。理想情况下，麦克风前置放大器应只对两个输入信号的差值作出响应，并抑制共模电压和噪声。共模抑制（CMR）是差模增益与共模增益之比的对数，以dB为单位表示。

5. 幻象供电与总线求和放大器

典型的幻象麦克风供电电路中，Z1至Z4可为SSM2019提供瞬态过电压保护。除了作为麦克风前置放大器，SSM2019还可作为超低噪声求和放大器使用。在总线求和放大器电路中，将输入接地，Pins 1和8为交流虚地，约低于地0.55 V。为了消除0.55 V的偏移，可采用特定电路进行处理。

四、产品规格参数

1. 失真性能

在不同的增益和频率条件下，总谐波失真加噪声（THD + N）表现不同，例如在f = 1 kHz、G = 100时，THD + N为0.0085%。

2. 噪声性能

输入参考电压噪声密度和输入电流噪声密度在不同增益下有相应的数值，如在f = 1 kHz、G = 100时，输入参考电压噪声密度为1.0 nV/√Hz。

3. 动态响应

摆率在增益G = 10、负载电阻R = 2kΩ时为16 V/μs，小信号带宽在不同增益下也有所不同，增益G = 1000时为200 kHz等。

4. 输入输出参数

输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、共模抑制比、电源抑制比、输入电压范围、输入电阻等输入参数，以及输出电压摆幅、输出失调电压、最大容性负载驱动、短路电流限制等输出参数都有明确的规格。

5. 增益参数

增益精度与外部增益设置电阻的公差和放大器的增益方程精度有关，最大增益也有相应的限制。

五、封装与订购信息

SSM2019提供8引脚PDIP和16引脚SOIC两种封装形式，有多种型号可供选择，温度范围为−40°C至+85°C，部分型号还提供卷带包装，且部分型号符合RoHS标准。

六、总结与思考

SSM2019以其优异的噪声性能、超低的失真、宽频带和高摆率等特性，在音频前置放大领域表现出色。其简单的电路设计和广泛的应用领域，使其成为电子工程师在音频系统设计中的理想选择。在实际应用中，我们需要根据具体的设计需求，合理设置增益、处理输入偏置和噪声等问题，以充分发挥其性能优势。大家在使用SSM2019的过程中，有没有遇到过一些特殊的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。