CN101114813A - 晶体管串接单端直耦甲类功率放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶体管串接单端直耦甲类功率放大电路，它有“共源——共漏”、“共漏——共栅——共漏”和“共源——共栅——共漏”三种不同表现形式，该电路实现了输出信号中富含偶次谐波与单端直耦的共存。具有低噪声，高增益和频率响应、阶跃响应好，输出效率高等优良特性，是改善晶体管功放音质和对真空管功放瘦身的一种有效途径。

Description

晶体管串接单端直耦甲类功率放大电路

所属领域

本发明涉及一种晶体管串接单端直耦甲类功率放大电路，这种功率放大电路可有三种表现形式：晶体管“共源——共漏”、“共漏——共栅——共漏”和“共源——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路。

背景技术

最近些年，真空管功放卷土重来，大有力立主功放高端市场之势。尽管真空管功放拖着一个傻、大、黑、粗、无限慵懒的身躯，并对能源和资源造成了巨大的吞噬，但它那至清至醇的宛如天籁之音却令人神往，让我们回味雋永。

经典的，在音响界被津津乐道、信受追棒、誉为美声最高境界的真空管直热式三极管单管甲类放大器，其音色更是美丽如水。关于它靓声的秘诀，专家道出了其中的奥秘：“我们之所以花费这样大的代价造一台单管甲类300B胆机，主要就是为了听它那丰富的偶次谐波，可以激发人们听感的美丽泛音”。在《实用电子文摘》1995年第6期的“电子管单管甲类放大器与胆王300B”文章中，资深专家梁先生同时提示我们：“我们在列出单管放大所具有的特长后，也需要看到它的短处是很多的，可以说除了靓声的长处以外其他都是不足；首先是效率低，一台单管甲类放大的胆机，它的阳极效率绝不可能超过25％，若是算上灯丝和前置推动部份的耗电，则整机的效率也许只有10％……”。

现代声学理论认为：输出信号中的偶次谐波有益于激发人们的听感，使声音更加丰富、圆润。最宜用来改善现代音源在采集过程中因插入数码处理而使还声后附加出现干涩、尖刺金属声的现象。晶体管功放的音质先天不足，除了管子特性、供电、耦合方式与真空管功放有所差异之外，最主要的原因是输出信号中可贵的偶次谐波因使用了高输出效率的推挽输出电路被自动抵消，因而这种干涩尖刺的所谓数码声在使用晶体管功放时表现得尤为突出。

在音频功率放大器的输出信号中，偶次谐波中的二次谐波是引起失真的主要谐波成份。而对于晶体管“共源”、“共栅”、“共漏”三个基本组态电路，其中的“共源”、“共栅”组态电路由于电压增益较高，因而产生的非线性失直最大，“共漏”组态电路电压增益小于1，所以产生的非线性失真较小。为便于以后的分析对比，我们在波形分解图中只画出基波和二次谐波成份，并将基波记为字母C；“共漏”电路产生的二次谐波分量记为字母B；忽略“共源”、“共栅”电路在频率高端放大的差距，并将它们产生的二次谐波分量均记为字母A，其中|C|＞|A|＞|B|。

图1A和图1B是传统经典的晶体管单端推挽输出的电路原理及其波形的分解和二次谐波消除示意图，其中图1A是互补式、图1B是完全对称式。

在图1A的互补式单端推挽功率放大电路中，上输出管Q₂的输出电流i_S2与下输出管Q₁的输出电流i_S1中均包含有同为B分量的二次谐波，由于i_S2与i_S1互为反相，在合成的i₀＝i_S2-i_S1输出电流中，这两个同为B分量的二次谐波因为相位相反而被自行抵消，使得负载R_L上不出现偶次谐波。

在图1B的完全对称式单端推挽功率放大电路中、上输出管Q₂的输出电流i_S2中包含B分量的二次谐波。下输出管Q₁的输出电流i_D1中包含A分量的二次谐波，由于i_S2与i_D1互为反相、在合成的i₀＝i_S2-i_D1输出电流中，这两个分别为B和A分量的二次谐波，因为相位相反而被抵消为B-A。在通常的电路中、处于“共源”组态电路的Q₁管被施加的负反馈量一般不大，因而|A|＞＞|B|。也就是说，在输出信号中包含了B-A的偶次谐波分量，且不可忽略。由此可见、图1B的完全对称式单端推挽功率放大电路虽对偶次谐波有抑制作用，但效果并不显著，使输出信号中余存了B-A分量的偶次谐波。对此、电路专家的评论是：“由于完全对称电路具有众多优点和应用范围广，所以一跃成了直流功率放大的标准电路，以它那豪爽、跃动感强的音色征服了发烧友的心”(见《实用电子文摘》1995年第8期第6页)。但是、这个B-A的偶次谐波分量是由双管的推挽电路获得的，这个比例只相当于单管的“共源”或“共栅”甲类放大的一半不到。因此、要想获得更大比例的偶次谐波还得另觅它法。

按照以往的经验：要想让晶体管功放在输出信号中也富含偶次谐波，就必须使用单管甲类放大。而单管甲类放大、不但输出功率小，且输出负载必须是一个硕大、笨重却又价格高昂的单端输出变压器。如果非得采用这种方法，那就会使素以外观精巧、结构紧凑、高效率、大功率、低成本而著称的晶体管功放的所有优势都丧失殆尽。

假如我们能够在确保输出信号中富含偶次谐波的同时，将原先甲类放大所必须的硕大、笨重且价格高昂的单端输出变压器进行无直流磁通的小型化，甚至进而将这个单端变压器彻底革除，让输出负载直耦，那我们非但可以了却晶体管功放低音质不再的夙愿，而且还可以继续秉承晶体管外观精巧、高效率、低成本等种种优良品性，让晶体管功放重新回归到音响世界的主流社会。

为了实现甲类单端输出变压器的小型化和电路中偶次谐波与单端直耦的共存，《电子报》2006年合订本上册第276页给出了一个方案——“用推挽输出变压器制作300B单端输出机”(见图2A)。该电路的指导思想是通过让输出变压器铁芯的无直流磁化，从而可用低成本和重量更轻、体积更小的推挽输出变压器来取代高成本、大体积、重量重的原单端输出变压器。在电路中、只用来产生抵消直流励磁电流的6P3P管并不参与输出信号的功率放大，白白消耗了末级一半的输入功率。

为了将甲类单端输出变压器彻底革除，在电路中实现耦次谐波与单端直耦的共存，《实用影音技术》1999年第8期第53页提供了一个方案——“20W-300W甲类放大器通用电路”(见图2B)。

该电路实现了偶次谐波与单端直耦的共存、虽是一款真正的单端甲类功放，然而与图2A电路如出一辙。图2B电路中作为输出管T_r3的恒流源负载T_r7并未参与信号的功率放大，它只为负载R_L从电源中心地向电源-Ve提供续流，目的是让负载R_L中无直流通过，这样负载才能实现直耦。与图2A电路一样，图2B电路也白白地消耗了一半的输入功率，余下一半才能用作正常的甲类放大。这样算下来，图2A图2B电路的电源转换率实际只有甲类放大效率的一半，虽然因此换得了偶次谐波和靓声以及整机体积、重量、制作成本的下降，但对能源如此巨大的浪费，现已不合时宜，必须继续改进。

为了实现偶次谐波与单端直耦共存，但又不致让电路应有的甲类功率放大的电源转换效率如图2A和2B一样被大幅降低，重新研究分析现有能作低阻输出的晶体管串接放大电路很有必要。

低阻输出的晶体管串接放大电路的最简形式是“共源——共漏”电路，它的前身是真空管SRPP[(Shunt Reglated Puch——Pull)意为并联调节式推挽]电路。

SRPP电路的结构如图3A所示：

电路由一个共阴极电路作下管，一个阴极跟随器作上管接成串接放大。其中共阴极放大器的电压放大倍数近于μ，阴极跟随器的电压器放大倍数近于1，整体放大倍数近于μ，故又称作胆μ跟随器。

SRPP电路在晶体管电路中被翻版后的对应形式为“共源——共漏”电路，图3B是它的电路图。

囿于真空管SRPP电路模式的桎梏，构成晶体管“共源——共漏”电路中的两只管子，尤其是上管即共漏电路必须采用与真空管栅极负电压偏置特性相似的结型或耗尽型场效应管，否则电路无法正常工作。而这两种管子仅适于作低功率、小电流、小信号的前级放大，无法满足今天我们对晶体管功放输出大功率的需要，这种电路的最大缺点是电路输出端的零点飘移十分严重，根本无法固定。

虽然传统的晶体管“共源——共漏”电路受到管子的限制无法作成大功率放大，又因电路的结构使输出端的零点飘移严重而只能作交流耦合，这二大缺陷甚至让我们在今天日趋直流化的晶体管功放中找不到它们的踪迹。但它们的前身SRPP电路在真空管电路中的上乘表现却又令我们不得不刮目相看。SRPP电路的输出阻抗低，高频特性好，在交流耦合工作模式的真空管功放中因其特性优良而倍受青睐，好评如潮，在很多经典的真空管功放中都有应用。

为了能在晶体管直流功放电路中也能充分展现SRPP电路的低输出阻抗等优良特性，必须对目前具有低阻输出特性，但仍处真空管版的串接放大电路进行重新审视和彻底改造。

目前具有低阻输出特性，但仍处于真空管版的晶体管串接放大电路可有“共源——共漏”、“共源——共栅——共漏”和“共漏——共栅——共漏”三种形式。以晶体管“共源——共漏”电路的改造为例：

1、首先要将原电路中只适于作小信号放大的上输出管由结型或耗尽型场效应管换成能承受大电流、大功率的增强型场效应管，相应的下输出管也要换成通用的输入特性为正偏的大功率形式。

2、为确保更换上、下输出管后电路的正常工作，两只输出管的栅极需由原来的负电压偏置改为正电压偏置。

3、重新为上输出管提供交流通路。

4、增加一组电源，让电路成为±双电源供电，以便输出端与电源中心地间输出负载的直耦连接。

5、为最终能实现输出负载的直耦，必须彻底解决原电路输出端电位波动过大，无法确定的零点飘移问题。上输出管的栅极不但要从原来的自给负偏置改为正偏置，而且这个正偏置还需是一个具有负温度系数补偿特性的固定偏置和钳位电路，它使上输出管的源极相对电源中心地间始终处于零电位状态。

6、原来的“共源——共漏”电路只能作小信号放大，如果照搬原先模式，就会造成电路欠激励、最终使电路无法正常工作。为此、还必须在电路的输入端，即下输出管的栅极之前增加一级源极输出，以提高电路的电流增益。

发明内容

本发明的任务就是要提供一种与图2A和图2B电路一样，能够实现偶次谐波与单端直耦共存，但输出效率远远超过图2A和图2B电路的新型甲类功率放大电路——偶次谐波与单端直耦共存的晶体管串接单端直耦甲类功率放大电路。

偶次谐波与单端直耦共存的本发明晶体管串接单端直耦甲类功率放大电路可有“共源——共漏”、“共漏——共栅——共漏”和“共源——共栅——共漏”三种形式，其中的“共源——共漏”为最简形式。

一、最简式：晶体管“共源——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路。

图4B是一个经过上述6项彻底改造、完全走出了真空管电路的交流导电模式，从只能作交流小信号放大，转化为能够完全适用于晶体管高保真直流甲类功放需求的、电源效率为甲类放大正常值的偶次谐波与单端直耦共存的本发明晶体管“共源——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路实用电路图。

图4A是本发明晶体管“共源——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的原理图及其波形的分解和二次谐波的建立示意图。

在本发明的最简式——晶体管“共源——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路原理图的图4A中，作为“共源——共漏”串接放大上输出管Q₂的漏极接电源+V_DD，栅极接有固定偏压及钳位电路W_F，栅极是上输出管Q₂的信号输入端，它通过电容器C₂接至下输出管Q₁的输出端漏极，上管Q₂的源极是功率放大器的公共输出端，输出负载R_L由此端接至电源中心地，上管Q₂的源极同时还通过一个小阻值电阻R_S接至下输出管Q₁的漏极，上管的固定偏压及钳位电路W_F一端接电源+V_DD、一端接电源中心地，一端接上管Q₂的栅极；下输出管Q₁的栅极是电路信号的公共输入端，它通过电容器C₁接至信号源

栅极上分别有上偏电阻R_G2接电源中心地和有下偏电阻R_G1接至电源-V_SS、Q₁的源极接电源-V_SS，漏极为输出端，它通过电容器C₂向上管Q₂的栅极提供驱动信号，漏极还通过小电阻R_S接至上管的源极向公共负载R_L提供输出；在电路中、|+V_DD|＝|-V_SS|。

在甲类偏置条件下、正弦信号

经电容器C₁接下输出管Q₁的栅极，由Q₁的漏极输出电流i_D1，其中包含C₁基波和A分量的二次谐波；i_D1分二路，由Q₁漏极、一路经小电阻R_S到达上输出管Q₂的源极为负载R_L提供输出，一路经电容器C₂为Q₂栅极提供激励信号 与i_D1反相，其中包含-C₁和-A比例分量的基波和二次谐波，经Q₂同相跟随后生成源极输出电流i_S2，i_S2与

同相其中包含基波C₂和二次谐波分量-A+B。于是、经小电阻R_S来自下管Q₁漏极的基波C₁和二次谐波分量A与上管Q₂输出的基波C₂和二次谐波分量-A+B因i_S2与i_D1相位相反在电路的输出端、R_S和Q₂源极的结点与电源中心地间的负载R_L上最后合成为输出电流i₀＝i_S2-i_S2、基波C₀＝C₂-C₁和二次谐波分量(-A+B)-A＝-2A+B。由于|A|＞＞|B|，所以电路最终的输出信号中包含了至少大于一个A份量以上比例的偶次谐波。

二、本发明的第二种表现形式：晶体管“共漏——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路。

图5C是专利号99121322X的晶体管“共集一共基”、“共集——共基——共集”放大电路的原理图。其中的“共集——共基——共集”电路由于引入了真空管版的SRPP概念和模式，限于上输出管的特性，电路只适于作小信号的交流放大。

图5B是将图5C电路作了与图4B电路相似的6项彻底改造和直流化后得到的偶次谐波与单端直耦共存的本发明晶体管串接单端直耦甲类功率放大电路的第二种表现形式，晶体管“共漏——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的实用电路图。

图5A是本发明的第二种表现形式：晶体管“共漏——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的原理图及其波形分解和二次谐波的建立示意图。

图5A与图4A电路中的上输出管部分完全相同，只是图5A将图4A电路中的下输出管“共源”组态电路用一个“共漏——共栅”电路取代。

在图5A电路中，下输出管的输出端是共栅组态Q₂的漏极，Q₂的源极接Q₁的源极，Q₂的栅极接辅助电源V_G的正极。作为输入极的Q₁是一个源极输出器，Q₁的栅极上有上偏电阻R_G2接电源V_G的正端和有下偏电阻R_G1接电源-V_SS和电源V_G的零电位端，栅极上还有电容器C₁接到信号源

Q₁的漏极接电源-V_DD，源极是输出端与Q₂的源极相连。在本电路中、|+V_DD|＝|-V_DD|-|V_G|。

 在甲类偏置条件下，正弦信号

经电容器C₁接Q₁的栅极，由Q₁的源极输出电流i_S1，其中包含C₁的基波和B分量的二次谐波；i_S1经Q₂同相放大后，由Q₂的漏极输出与i_S1同相的电流i_D2、i_D2中包含有C₂的基波和A+B分量的二次谐波；i_D2分二路，由Q₂漏极、一路经小电阻R_S到达上输出管Q₃的源极，一路经电容器C₂为上管Q₃提供驱动信号

至上输出管Q₃的栅极，

与i_D2反相、其中包含-C₂的基波和-A-B分量的二次谐波，经Q₃同相跟随后生成源极输出电流i_S3、其中包含基波C₃和二次谐波分量-A。于是、经小电阻R_S来自下管Q₂漏极的基波C₂和二次谐波分量A+B与上管Q₃输出的基波C₃和二次谐波分量-A因i_S3与iD₂相位相反，在电路的输出端、R_S和Q₃源极的结点与电源中心地间的负载R_L上最后合成为输出电流i₀＝i_S3-i_D2、基波C₀＝C₃-C₂和二次谐波分量-2A-B，这样电路最终的输出信号中包含了-2A-B分量的偶次谐波。

三、本发明的第三种表现形式：晶体管“共源——共栅——共漏”串接单端甲类功率放大电路。

图6B是本发明的第三种表现形式：晶体管“共源——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的实用电路图。

图6A是本发明的第三种表现形式：晶体管“共源——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的原理图及其波形的分解和二次谐波的建立示意图。

图6A与图4A电路中的上输出管部份完全相同，只是图6A将图4A电路中的下输出管“共源”组态电路用一个“共源——共栅”(源尔曼)电路取代。

在本发明三种表现形式中，图6A的“共源——共栅——共漏”电路与图5A的“共源——共栅——共漏”电路中的Q₂、Q₃“共栅——共漏”部分完全相同，不同之处在于图5A的输入级Q_l为“共漏”组态，而图6A的输入级Q₁为“共源”组态。

在图6A电路中，输入级Q₁被接成“共源”组态，它的栅极是电路信号的公共输入端，通过电容器C₁接至信号源

栅极上分别有上偏电阻R_G2接辅助电源V_G的正端和有下偏电阻R_G1接电源-V_SS和电源V_G的零电位端，Q₁的源极接电源-V_SS，漏极是输出端与Q₂的源极相连。在本电路中、|+V_DD|＝|-V_SS|-V_G|。

在甲类偏置条件下：正弦信号

经电容器C₁接Q₁的栅极，由Q₁的漏极输出电流i_D1，其中包含C₁的基波和A分量的二次谐波；i_D1经Q₂同相放大后，由Q₂的漏极输出与i_D1同相的电流i_D2、i_D2中包含有C₂的基波和2A分量的二次谐波；i_D2分二路，由Q₂漏极、一路经小电阻R_S到达上输出管Q₂的源极，一路经电容器C₂为上管Q₃提供驱动信号

至上输出管Q₃的栅极；

与i_D2反相，其中包含-C₂的基波和-2A分量的二次谐波，经Q₃同相跟随后，生成源极输出电流i_S3，其中包含基波C₃和二次谐波分量-2A+B。于是、经小电阻R_S来自下管Q₂漏极的基波C₂和二次谐波分量2A与上管Q₃输出的基波C₃和二次谐波分量-2A+B，因i_S3与i_D2相位相反，在电路的输出端R_S和Q₃源极的结点与电源中心地间的负载R_L上最后合成为输出电流i₀＝i_S3-i_D2，基波C₀＝C₃-C₂和二次谐波分量-4A+B。这样，电路最终的输出信号中包含了-4A+B分量的偶次谐波。

比较本发明晶体管串接单端直耦甲类功率放大电路的三种表现形式图4A、图5A、图6A电路与图1A、图1B传统经典的单端推挽功率放大电路。从波形的分解和二次谐波的消除或建立示意图中可以看出：图1A传统经典的互补型单端推挽功率放大电路输出信号中的偶次谐波趋于零，图1B传统经典的完全对称式单端推挽功率放大电路输出信号中的偶谐波分量虽为B-A，但与基波C₀相比，所占份量不足单管甲类放大的一半。而本发明的三种表现形式电路输出信号中均富含偶次谐波，并分别为-2A+B、-2A-B和-4A+B，十分接近或大大超过单管甲类放大的偶次谐波与基波间的比例。

尽管本发明的三种表现形式图4A、图5A、图6A电路与图1A、图1B传统经典的单端推挽功率放大电路一样具有单端直耦的输出形式，但本发明决不是一种单端推挽输出电路。以本发明的最简式图4A为例：

在乙类放大偏置条件下，当图4A电路中的下输出管Q₁的栅极为正弦信号

的正半周时，Q₁导通、上管Q₂截止，下管Q₁通过的小电阻R_S向负载R_L输出i_D1的半波信号；当下输出管Q1的栅极为正弦信号

的负半周时Q₁截止，从而导致上管Q₂输入端栅极上的激励信号

为零，Q₂亦截止，由于此时Q₁、Q₂皆截止，故整个电路的输出为零。如此周而复始，负载R_L上始终不能完成输出信号另外半周的续接。

在本发明的三种表现形式中，存在这样一个共性：上输出管的导通有赖于下输出管的导通，当下输出管截止时，上输出管亦截止。很显然，本发明电路只能工作于甲类放大状态，它并不属于(乙类)推挽放大电路范畴。

从以上本发明的三种表现形式电路的波形分析图中可以看出：串接功率放大电路是在输出信号中获取丰富偶次谐波的有效方法。在低阻输出条件下，功率放大的上输出管必须是一个“共漏”组态电路，下输出管可以是一个“共源”组态电路，也可以是一个“共漏——共栅”串接电路，还可以是一个“共源——共栅”串接电路。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1A是传统经典的互补式单端推挽功率放大电路的原理图及其波形分解和二次谐波的消除示意图。

图1B是传统经典的完全对称式单端推挽功率放大电路的原理图及其波形分解和二次谐波的消除示意图。

图2A是《电子报》杂誌2006年合订本上册第276页给出的“用推挽输出变压器制作300B单端输出机”的方案

图2B是《实用影音技术》杂志1999年第8期第53页提供的“20W——300W甲类放大器通用电路”。

图3A是本发明电路的最简式：晶体管“共源——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的前身——真空管SRPP电路。

图3B是真空管SRPP电路在晶体管电路中的翻版：晶体管“共源——共漏”电路。

图4A是本发明电路的最简式：晶体管“共源——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的原理图及其波形的分解和二次谐波的建立示意图。

图4B是本发明电路的最简式：晶体管“共源——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的实用电路。

图5A是本发明的第二种表现形式：晶体管“共漏——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的原理图及其波形分解和二次谐波的建立示意图。

图5B是将图5C改造并直流化的本发明的第二种表现形式：晶体管“共漏——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的实用电路图。

图5C是专利号99121322X的晶体管“共集——共基”、“共集——共基——共集”放大电路的原理图。

图6A是本发明的第三种表现形式：晶体管“共源——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的的原理图及其波形分解和二次谐波的建立示意图。

图6B是本发明的第三种表现形式：晶体管“共源——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的实用电路图。

实施例1

图4B是本发明电路的最简式：晶体管“共源——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的实用电路图。它是在图4A原理图的基础上增加了一级前置的源极输出驱动构成的。在图4B中，作为前置的源极输出器Q₁处于小信号的“共漏”组态，因此Q₁产生的失真较小，当一个正弦信号由C₁前端输入经过Q₁源极输出，这时加在下输出管Q₂栅极上的仍可被认为是一个正弦信号，之后电路的流程和分析方法如图4A。

按以下参数：

C₁：1μF   C₂：30MF    C₃：3.3μF

R_G1：330K  R_G2：560K   R_S1：200Ω   R_S2：2.2Ω   R_S3：0.91Ω

Q₁：2SK213    Q₂：2SC15A/200V  Q₃：20N20

+V_DD：+24.2V  -V_DD：-24.2V     V_G+：+6V

漏极电流l_D2＝l_D3＝0.7A

输出功率P～＝16w(1KHZ 16Ω负载)

输入功率P₀＝24.2×2×0.7＝33.88(W)

效率η＝16/33.88＝47.23％

电压增益Ky：36.6(倍)

通频带(f_I～f_H)：20Hz～50KHz

输出信号中的偶次谐波分量：-2A+B

实施例2

图5B是本发明的第二种表现形式：晶体管“共漏——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的实用电路图，它是在图5A的原理图的基础上增加了一级前置的源极输出驱动构成的。与图4B一样、作为前置的源极，输出器Q₁处于小信号的“共漏”组态，因此，Q₁产生的失真较小。当一个正弦信号由C₁前端输入、经过Q₁源极输出，这时加在源极输出器Q₂栅极上的仍可被认为是一个正弦信号，之后电路的流程及分析方法如图5A。

按以下参数：

C₁：1μF   C₂：30MF   C₃：3.3μF

R_G1：160K  R_G2：750K  R_S1：56Ω  R_S2：1.5Ω   R_S3：0.47Ω

Q₁：2SJ76  Q₂：2SA15A/200V  Q₃：2SC15A/200V  Q₄：20N20

+V_DD：+19V  -V_DD：-24V V_G+：+5V

漏极电流l_D2＝l_D3＝0.82A

输出功率P～＝16.5w(1KHZ 8Ω负载)

输入功率P₀＝(19+24)×0.82＝35.26(W)

效率η＝P～/P0＝16.5/35.26＝46.8％

电压增益Ky：53.3(倍)

通频带(f_I～F_H)：20Hz～50KHz

输出信号中的偶次谐波分量：-2A-B

在本发明的三种表形式电路中，所用的管子可是双极型或场效应型的晶体管。三种表现形式同样适用于真空管或真空管、晶体管的混合型电路。在本发明的第二、三种表现形式中，由于|+V_DD|＝|-V_DD|-|V_G+|或|+V_DD|＝|-V_SS|-|V_G+|，在低压供电时、若其中的辅助电源V_G+取值过大则会使电路的输出效率大幅降低，因此本发明的第二、三种表现形式更适于高压供电的模式，这样通过增大|±V_DD|、|-V_SS|与|V_G+|间的差距，可以让输出效率不致降得太低。

实施例3

图6B是本发明的第三种表现形式：晶体管“共源——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路的实用电路图。它是在图6A的基础上增加了一级前置的源极输出驱动构成的，源极输出器Q₁的作用如图5B，电路的流程和分析方法如图6A。在电路的供电系统中，由于|+V_DD|＝|-V_ss|-|V_G+|，而本实施例中的辅助电源V_G+取值为+24V，已不可忽略，故本例采用了具有真空管功放风范的高压供电和输出变压器耦合输出模式，只是这个输出变压器与以往的真空管输出变压器不一样，它是一个无直流磁通的单端输出变压器，本例电路由于采用了高压供电，故其中增加了全方位的保护电路B_F。

按以下参数：

C₁：1μF    C₂：15MF  C₃：15μF

R_G1：150K   R_G2：650K R_S1：100Ω  R_S2：36Ω  R_S3：0.47Ω

Q₁：2SK213  Q₂：2SC 15A/200V   Q₃：2SC15A/600V   Q₄：20N/60

+V_DD：+276V   -V._DD：-300V  V_G+：+24V

漏极电流I_D2＝I_D3＝78mA

单端输出变压器初级阻抗：2KΩ

输入功率P₀＝(276+300)×0.078＝44.928(W)

输出功率P～＝20.5w(1KHZ 8Ω负载)

效率η＝P～/P0＝20.5/44.928＝45.6％

电压增益Ky：510(倍)

通频带(f_I～f_H)：20Hz～20KHz

输出信号中的偶次谐波分量：-4A+B

从以上三个实施例可以看出：本发明电路不但实现了单端直耦和输出信号中富含偶次谐波，且仍具有正常甲类放大的输出效率。尤其重要的是，本发明电路在二级放大的条件下，完成了从微弱信号到大功率的输出，具有较高的电流和电压增益，而其中串接放大器的应用，则使电路的噪声、频率响应、阶跃响应等音频功率放大器的重要指标得到了极大的提升。

参考文献

[1]《串接放大器》

[苏]洛日尼科夫(ЛОЖHKOB，A，∏，原译洛日尼柯夫)，索宁(COHиH，E.K原译松宁)，王岳安译，人民出版社，1964年9月。

[2]《晶体管电路基础》第三章

北方交通大学电信系《晶体管电路基础》编写组，人民交通出版社，1973年12月第1版。

[3]《晶体管电路基础》上册P130-P144

成都电路工程学院编，国防工业出版社，1980年7月第1版。

[4]《电子管手册》(单端推挽功效)P193

郑国川、李洪英编著，福建科学技术出版社，2002年10月第1版。

[5]《实用影音技术》月刊2006年第11期P53。

[6]《电子板》2006年上册P276。

[7]《实用电子摘》月刊，94年第1期P6，95年第5期P20、第6期P1，第7期

P7、P10，第8期P6，第12期P26，98年第3期P49，99年第8期P53、第10期P62。

[8]《无线电与电视》月刊，91年第5期P44，92年第6期P32。

[9]专利号：99121322X《晶体管“共集——共基”、“共集——共基——共集”放大电路》。

Claims (4)

1.一种晶体管串接单端直耦甲类功率放大电路，其特征是：电路中的2只功率输出管分别由被接成“共漏”组态电路的上输出管和被接成“共源”或者“共栅”组态电路的下输出管串接作单端直耦的甲类功率放大；电路只有一个公共输入端并由下输出管提供输入，上输出管的输入激励信号取自于下输出管的输出漏极；在电路中，上输出管的漏极接电源+V_DD，栅极是上输出管的激励信号输入端，它通过一个隔直电容器接下输出管的输出端漏极，栅极上接有固定偏置和钳位电路，上输出管的源极是公共信号的输出端，通过小电阻来自下输出管漏极的下管输出信号与上输出管的输出信号在此端汇合，负载R_L接在此端与正负电源的中心地之间。

2.一种具有权利要求1特征的晶体管“共源——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路，其特征是：电路中的下输出管被接成“共源”组态电路，这个“共源”组态电路的漏极作为下输出管的输出端，源极接电源-V_SS；下输出管的栅极是公共信号的输入端，它通过一个隔直电容器接信号源y/i栅极上还有上偏电阻接辅助电源的正极V_G+和有下偏电阻接辅助电源的零电位点V_G0；在电路中、V_G0与-V_SS相连，并有|+V_DD|＝|-V_SS|。

3.一种具有权利要求1特征的晶体管“共漏——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路，其特征是：电路中的下输出管被接成“共栅”组态电路，且这个“共栅”组态电路之下还串接了一个“共漏”组态电路，最终形成一个“共漏——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路；在这个电路中，作为下输出管的“共栅”组态电路的漏极是下输出管的输出端，栅极接辅助电源的正极V_G+，源极与其下串接用作输入的“共漏”组态电路的源极相连，这个用作输入的“共漏”组态电路的漏极接电源-V_DD，栅极是公共信号输入端，它通过一个隔直电容器接信号源y/i栅极上有上偏电阻接辅助电源的正极V_G+和有下偏电阻接辅助电源的零电位点V_G0，在电路中V_G0与-V_DD相连，并有|+V_DD|＝|-V_DD|-|V_G+|。

4.一种具有权利要求1特征的晶体管“共源——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路，其特征是：电路中的下输出管被接成“共栅”组态电路，且这个“共栅”组态电路之下还串接了一个“共源”组态电路、最终形成了一个“共源——共栅——共漏”串接单端直耦甲类功率放大电路；在这个电路中，作为下输出管的“共栅”组态电路的漏极是下输出管的输出端，栅极接辅助电源的正极V_G+，源极与其下串接用作输入的“共源”组态电路的漏极相连，这个用作输入的“共源”组态电路的源极接电源-V_SS，栅极是公共信号的输入端，它通过一个隔直电容器接信号源y/i，栅极上有上偏电阻接辅助电源的正极V_G+和有下偏电阻接辅助电源的零地位点V_G0。在电路中、V_G0与-V_SS相连，以及|+V_DD|＝|-V_SS|-|V_G+|。

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