CN102801393B

CN102801393B - 换导式高保真功率放大器

Info

Publication number: CN102801393B
Application number: CN201110134097.1A
Authority: CN
Inventors: 施少俊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-22
Filing date: 2011-05-22
Publication date: 2017-11-07
Anticipated expiration: 2031-05-22
Also published as: CN102801393A

Abstract

本发明所属的技术领域为音频功率放大电路，涉及一种换导式高保真功率放大器，其包括：第一稳压偏置电路，第一稳压同步偏置电压电路，第二稳压偏置电路，第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路，启动电阻R1和电感L以及第一互补管和第二互补管；本申请是在本人前期专利技术申请号为CN200910046796.3(或者CN200910003635.6)基础上的一种结构改进，改进的有益效果是：通过设置第一互补管静态基极电位自动控制电路，消除了背景专利申请中存在的电路接通电源时有冲击电流出现的问题；又通过设置了第一稳压同步偏置电压电路，使本申请电路能适应在大电压大功率的功率放大器中运用。

Description

换导式高保真功率放大器

技术领域

本发明所属的技术领域为：音频功率放大电路，涉及一种换导式高保真功率放大器。

背景技术

本发明是在本人前期专利技术申请号为CN200910046796.3(或者CN200910003635.6)基础上的一种结构改进，这一改进的目的是为了使本申请电路能适应在大电压大功率的功率放大器中运用，而设置了第一稳压同步偏置电压电路，使得电阻R22、R23上的电压降在动态时以固定的比例跟随第一互补管的共发射极电位上升或者下降，从而使第一互补管的基极在大电压动态时得到良好的匹配而工作于优良状态；与此同时又设置了第一互补管静态基极电位自动控制电路，消除了背景专利申请图1中存在的电路接通电源时有冲击电流出现的问题。

说明书附图中的图1为背景技术--本人前期专利技术申请CN200910046796.3名称为换导式功率放大器的电路原理图，其中由电阻R1、R2和稳压管D1组成第一稳压偏置电路，由电阻R6、R7、R8、R9、R10、和二极管D2、D3、D4、D5、D6、D7以及晶体管V7、V8组成第二稳压及第一互补管静态基极电位固定电路，由电阻R3、R4、R5和晶体管V1、V2、V3、V4、V5、V6以及负载RL组成该电路的启动和运行电路，由晶体管V11(或V12)连接晶体管V9(或V10)再连接晶体管V3(或V4)构成常规的三级直耦放大电路。说明书附图图2为本申请换导式高保真功率放大器的电路原理图，其基本上与图1的电路相同，只是增加了第二稳压偏置电路的内容，由电阻R18、R19、R20、R21和晶体管V13以及电容C1组成，并且在其中加入了第一互补管静态基极电位自动控制电路，消除了背景专利申请图1中电路在接通电源时存在冲击电流的问题，同时本申请主要的设置了第一稳压同步偏置电压电路，使本申请电路能适应在大电压大功率的功率放大器中运用。

在图1的21中也就是本人这一类型发明的最初主要电路结构中加入了电感L(电感L在图2的11内)，使功放的音质、音色更令人满意，图2中的启动电阻R1与电感L的连接也可以用较为复杂的电阻、电感、电容组合来构成，对于这些组合构成在此不再列举。

发明内容

本申请是在本人前期专利技术申请号为CN200910046796.3(或者CN200910003635.6)基础上的一种结构改进，这一改进的目的是为了使本申请电路能适应在大电压大功率的功率放大器中运用，而设置了第一稳压同步偏置电压电路，使得电阻R22、R23上的电压降在动态时以固定的比例跟随第一互补管的共发射极电位上升或者下降，从而使第一互补管的基极在大电压动态时得到良好的匹配而工作于优良状态；与此同时又设置了第一互补管静态基极电位自动控制电路，消除了背景专利申请图1中存在的电路接通电源时有冲击电流出现的问题。

说明书附图图2中11内的电路即为本申请换导式高保真功率放大器的关键内容，其包括：第一稳压偏置电路，第一稳压同步偏置电压电路，第二稳压偏置电路，第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路，启动电阻R1和电感L以及第一互补管和第二互补管；其特征是：由主动半桥即功率信号源通过启动电阻(R1)和电感(L)来启动被动半桥电路，使被动半桥中的上、下臂功率晶体管(V2、V1)彼此交替地导通负载(RL)配合主动半桥中的下、上臂功率晶体管(V3、V4)呈不同电流强度的交换导通状态，被动半桥输出电压与主动半桥输出电压的相位始终相反并以此来推动两个半桥之间的负载(RL)；所述第一稳压偏置电路加载第一稳压同步偏置电压电路并连接第二稳压偏置电路，第二稳压偏置电路顺序连接第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路；所述启动电阻R1一端连接第一互补管中的第6晶体管V6、第5晶体管V5的共发射极，另一端连接电感L的一端，电感L的另一端连接负载RL的一端并分别通过第10电阻R10、第9电阻R9连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个发射极，负载RL的另一端连接第二互补管中的第2晶体管V2、第1晶体管V1的共集电极，第6晶体管V6、第5晶体管V5的集电极分别通过第6电阻R6、第5电阻R5连接第2晶体管V2、第1晶体管V1的基极，第2晶体管V2、第1晶体管V1的发射极分别连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个集电极并分别通过第4电阻R4、第2电阻R2连接电源电压的正极、负极，以及电结合第2晶体管V2、第1晶体管V1两个基极的第3电阻R3。

为了区别于其他形式的桥式功率驱动电路，依据本发明电路中有一启动电阻来启动被动半桥电路，使被动半桥中的上、下臂功率晶体管彼此交替地导通负载配合主动半桥中的下、上臂功率晶体管呈不同电流强度的交换导通状态这一特征而将本发明电路称为——换导式。

采用了以上所述的电路结构其有益效果是：通过设置第一互补管静态基极电位自动控制电路，消除了背景专利申请图1中存在的电路接通电源时有冲击电流出现的问题；又通过设置了第一稳压同步偏置电压电路，使第一互补管的基极在大电压动态时得到良好的匹配而工作于优良状态，从而使本申请电路能适应在大电压大功率的功率放大器中运用。

附图说明

图1为背景技术--本人前期专利技术申请CN200910046796.3名称为换导式功率放大器的电路原理图。

在图1中，晶体管V11(或V12)连接晶体管V9(或V10)再连接晶体管V3(或V4)构成常规的三级直耦放大电路。

图2为本申请--换导式高保真功率放大器的电路原理图。

在图2中，晶体管V5、V6为第一互补管；晶体管V1、V2为第二互补管；晶体管V3、V4为功放管；晶体管V1与V2、V5与V6、V8与V9、V21与V22应分别根据需要选用参数相同放大倍数一样的对管，稳压管W1与W2的参数相同稳压值为3V，稳压管W3的稳压值为18V；电阻R2与R4、R5与R6、R7与R14、R22与R23、R18与R21、R31与R32、R33与R34的阻值精确相等，电阻R7、R14、R22、R23、R18、R21的电阻值取值1KΩ，电阻R8、R13的电阻值取值12KΩ，负载阻抗8Ω，电源电压+32V，最大输出功率约70W。

当有制做者采用本电路来制做更大功率功放时必须首先了解危险电压和电磁辐射等常识，以及在调试制做时必须谨慎小心不要碰触到功放中任何金属部分(包括扬声器)，防止发生触电危及人体生命的危险以及电磁辐射等一些不良因素对人体造成影响。在这里还需声明本人的业余技术水平有限，加上可以查阅和借鉴的本领域的专业技术资料很少，因此本申请电路无任对经验丰富的业余人士还是专业技术人士都仅仅只是参考，不作为确定实际产品的依据。

具体实施方式

本申请换导式高保真功率放大器的运行与上述背景专利申请电路一样，通过设置二级稳压偏置电路将第一互补管V5、V6的静态基极电位稳定地固定，由第一互补管V5、V6与第二互补管V1、V2组成对称的二级直耦放大电路，音频信号经过常规电路的多级直耦放大，从功放管V4、V3输出并且通过启动电阻R1和电感L将功放管V4、V3建立在负载RL上的电压变化传导到第一互补管的共发射极，使其中之一晶体管的输出电流增大而另一晶体管则趋于截止，从而推动第二互补管中一晶体管趋向饱和，趋向饱和的程度由功放管的输出电流大小来决定，以此来配合功放管推动负载。

本电路的具体实施方式是这样来实现的，参照图2，首先连接第一稳压偏置电路，由电阻R22、R23和稳压管W3组成；其中一端连接电源电压正极的第23电阻R23其另一端连接第3稳压管W3的阴极，一端连接电源电压负极的第22电阻R22其另一端连接第3稳压管W3的阳极，稳压输出端为稳压管W3的阳极、阴极端。

再连接第二稳压偏置电路，由晶体管V13和电阻R18、R19、R20、R21以及电容C1组成；其中第21电阻R21的一端连接第3稳压管W3的阴极，另一端连接第20电阻R20的一端和第13晶体管V13的集电极以及第1电容C1的正极；第18电阻R18的一端连接第3稳压管W3的阳极，另一端连接第19电阻R19的一端和第13晶体管V13的发射极以及第1电容C1的负极；第19电阻R19、第20电阻R20的另一端互连并且连接第10晶体管V10的基极。

接下来连接第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路，先连接由晶体管V7、V12和稳压管W1、W2以及电阻R7、R8、R13、R14、R15、R16、R17组成的第一互补管静态基极电位固定电路；其中第2稳压管W2的阴极端连接第1电容C1的正极和第14电阻R14的一端以及第8电阻R8的一端，第2稳压管W2的阳极端连接第17电阻R17的一端并通过第16电阻R16连接第12晶体管V12的基极，第12晶体管的发射极连接第14电阻R14的另一端，集电极连接第13电阻R13的另一端和第6晶体管V6的基极；第1稳压管W1的阳极端连接第1电容C1的负极和第13电阻R13的一端以及第7电阻R7的一端，第1稳压管W1的阴极端连接第17电阻R17的另一端并通过第15电阻R15连接第7晶体管V7的基极，第7晶体管的发射极连接第7电阻R7的另一端，集电极连接第8电阻R8的另一端和第5晶体管V5的基极。

以及连接由晶体管V8、V9、V10、V11及电阻R11、R12组成的第一互补管静态基极电位自动控制电路；其中第8晶体管V8、第9晶体管V9的发射极互连并连接第1电阻R1的一端，第8晶体管、第9晶体管的基极分别连接第7晶体管V7、第12晶体管V12的集电极，第8晶体管、第9晶体管的集电极分别连接第11电阻R11、第12电阻R12的另一端以及第11晶体管V11、第10晶体管V10的基极，第11晶体管的发射极连接第11电阻和第13电阻R13的一端，第11晶体管的集电极连接第12晶体管的集电极，第10晶体管的发射极连接第12电阻和第14电阻R14的一端，第10晶体管的集电极连接第7晶体管的集电极。

再将第一互补管中的第6晶体管V6、第5晶体管V5的发射极互连，第6晶体管V6、第5晶体管V5的集电极分别通过第6电阻R6、第5电阻R5连接第2晶体管V2、第1晶体管V1的基极，第3电阻R3连接于第2晶体管V2、第1晶体管V1的两个基极之间，第2晶体管、第1晶体管的发射极分别连接晶体管第4晶体管V4、第3晶体管V3的集电极并分别通过第4电阻R4、第2电阻R2连接电源电压的正极、负极。同时接入防止第二互补管过流饱和的限流电路，其中第42晶体管V42、第41晶体管V41的发射极分别连接电源电压的正极、负极，第42晶体管、第41晶体管的集电极分别连接第二互补管中的第2晶体管V2、第1晶体管V1的基极，第42晶体管、第41晶体管的基极分别通过第42电阻R42、第41电阻R41连接第二互补管中的第2晶体管V2、第1晶体管V1的发射极。

最后连接第一稳压同步偏置电压电路，由晶体管V21、V22、V23、V24、V25、V26以及电阻R31、R32、R33、R34、R35、R36组成；其中第26晶体管V26的集电极连接第3稳压管W3的阴极端，其发射极通过第32电阻R32连接电源电压的正极，其基极连接第24晶体管V24的基极和集电极以及第21晶体管V21的集电极，第24晶体管V24的发射极通过第34电阻R34连接电源电压的正极；第25晶体管V25的集电极连接第3稳压管W3的阳极端，其发射极通过第31电阻R31连接电源电压的负极，其基极连接第 23晶体管V23的基极和集电极以及第22晶体管V22的集电极，第23晶体管V23的发射极通过第33电阻R33连接电源电压的负极；第21、22晶体管的基极互连并连接第一互补管中的第6晶体管V6、第5晶体管V5的共发射极，第21晶体管、第22晶体管的发射极分别通过第35电阻R35、第36电阻R36连接电源电压的负极、正极。完成以上连接后开始调整可变电阻R20使电容C1两端的电压为12V，接下来调整电阻R15、R16、R17的电阻值，使第一互补管V6的基极电位高于V5的基极电位，电位差为1.0V左右，并调整电阻R12和R11的电阻值，使晶体管V7和V12的集电极电位刚有变化就立即停止，稍作回调(±20mV)并测出R12、R11的具体电阻值；接着调整电阻R32、R34、R35和电阻R31、R33、R36的电阻值，使得电阻R23和电阻R22上的电压降在动态时以0～0.5V比1的比例跟随第一互补管的共发射极电位上升或者下降；也就是说当第一互补管的共发射极电位上升(或者下降)1V电压时，电阻R22上的电压跟随上升(或者下降)0～0.5V，电阻R23上的电压降则跟随下降(或者上升)0～0.5V。重复以上调整直到认为满意为止，调试完毕应使晶体管V6的基极电位高于电源电压的中点电位0.5V，晶体管V5的基极电位低于电源电压的中点电位0.5V。晶体管V5与V6、V8与V9也可以根据需要选用参数相同放大值一样的高耐压值的达林顿对管。图2中其余部分为音响功放常规电路，通常由对称的多级直耦放大电路以及环路负反馈控制组成，其常用的接法如说明书附图2中所示：音频小信号通过in与接地输入具有恒流源的差动式输入级晶体管V15的基极进行第一级放大，放大后信号直接进入晶体管V17的基极进行第二级放大，再次放大的信号直接进入晶体管V19(或V18)的基极进行第三级放大，最后信号直接进入晶体管V4(或V3)的基极进行第四级放大，经过晶体管V4(或V3)放大电流并在晶体管V1(或V2)的导通配合下直接推动负载扬声器RL，同时在负载RL的一端取出电压，通过反馈组件变成电流反馈到功放电路输入级的反相端晶体管V16的基极，以此控制整个功放电路的动、静工作状态。反馈组件(即：大环路负反馈)也可以不用，直接用中点直流伺服电路来代替，这样对电源供电的稳压精度就无需太高同时对整个电路又不会有影响，因为同步偏置电压电路也有负反馈作用。晶体管V15、V16可选择对管型号为：2SA970；晶体管V17可选择型号为：2SC2705；晶体管V18、V19，V5、V6可选择对管型号为：2SA968/2SC2238；晶体管V3、V4可以选择对管型号为：2SA1302/2SC3281；第二互补管可选择对管型号为：2SA1303/2SC3284；附图中其余PNP、NPN晶体管可参考选择型号为：2SA970、2SC2705；电阻R82与R83、R81与R84、R86与R87的电阻值精确相等，电阻R85的电阻值大约是电阻R88的2倍，电容C3、C4电容量精确相等电容C2的电容量是电容C3、C4电容量的一百倍以上，晶体管V3、V4的静态工作电流大约30mA，两个恒流源做得越稳定则越优良，常规电路的调整按通常方法进行，主要是将晶体管V4、V3的发射极电位调整到电源电压的中点并连接上环路负反馈控制即可。

最后将启动电阻R1一端连接第一互补管中的第6晶体管V6、第5晶体管V5的共发射极，另一端连接电感L的一端，电感L的另一端连接负载RL的一端并分别通过第10电阻R10、第9电阻R9连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个发射极，负载RL的另一端连接第二互补管中的第2晶体管V2、第1晶体管V1的共集电极。第二互补管也可以用准互补对称输出来代替。晶体管V5、V6互补对管的β值在350～700，附图中全部晶体管对管的配对误差在±5％或者更小。以上电路全部完成后还需另加入中点直流伺服电路，过压过流保护电路，第二互补管的集电极及扬声器延时继电器接通电路等。

按文中所述要求顺序完成以上步骤后，整个功放电路就可以运行了。我们就可以听到音色优美、音质清晰的音乐，音响效果悦耳动听。

Claims

1.换导式高保真功率放大器，其包括：第一稳压偏置电路，第一稳压同步偏置电压电路，第二稳压偏置电路和第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路，启动电阻R1和电感L以及第一互补管和第二互补管；其特征是：由主动半桥即功率信号源通过启动电阻(R1)和电感(L)来启动被动半桥电路，使被动半桥中的上、下臂功率晶体管(V2、V1)彼此交替地导通负载(RL)配合主动半桥中的下、上臂功率晶体管(V3、V4)呈不同电流强度的交换导通状态，被动半桥输出电压与主动半桥输出电压的相位始终相反并以此来推动两个半桥之间的负载(RL)；所述第一稳压偏置电路加载第一稳压同步偏置电压电路并连接第二稳压偏置电路，第二稳压偏置电路顺序连接第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路；所述启动电阻R1一端连接第一互补管中的第6晶体管V6、第5晶体管V5的共发射极，另一端连接电感L的一端，电感L的另一端连接负载RL的一端并分别通过第10电阻R10、第9电阻R9连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个发射极，负载RL的另一端连接第二互补管中的第2晶体管V2、第1晶体管V1的共集电极，第6晶体管V6、第5晶体管V5的集电极分别通过第6电阻R6、第5电阻R5连接第2晶体管V2、第1晶体管V1的基极，第2晶体管V2、第1晶体管V1的发射极分别连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个集电极并分别通过第4电阻R4、第2电阻R2连接电源电压的正极、负极，以及电结合第2晶体管V2、第1晶体管V1两个基极的第3电阻R3。

2.根据权利要求1的换导式高保真功率放大器，其特征包括：所述第一稳压偏置电路和所述第一稳压同步偏置电压电路；其中一端连接电源电压正极的第23电阻R23其另一端连接第3稳压管W3的阴极，一端连接电源电压负极的第22电阻R22其另一端连接第3稳压管W3的阳极，稳压输出端为稳压管W3的阳极、阴极端；

以及其中的第26晶体管V26的集电极连接第3稳压管W3的阴极端，其发射极通过第32电阻R32连接电源电压的正极，其基极连接第24晶体管V24的基极和集电极以及第21晶体管V21的集电极，第24晶体管V24的发射极通过第34电阻R34连接电源电压的正极；第25晶体管V25的集电极连接第3稳压管W3的阳极端，其发射极通过第31电阻R31连接电源电压的负极，其基极连接第23晶体管V23的基极和集电极以及第22晶体管V22的集电极，第23晶体管V23的发射极通过第33电阻R33连接电源电压的负极；第21、22晶体管的基极互连并连接第一互补管中的第6晶体管V6、第5晶体管V5的共发射极，第21晶体管、第22晶体管的发射极分别通过第35电阻R35、第36电阻R36连接电源电压的负极、正极。

3.根据权利要求1的换导式高保真功率放大器，其特征包括：所述第二稳压偏置电路和所述第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路，其中第21电阻R21的一端连接第3稳压管W3的阴极，另一端连接第20电阻R20的一端和第13晶体管V13的集电极以及第1电容C1的正极；第18电阻R18的一端连接第3稳压管W3的阳极，另一端连接第19电阻R19的一端和第13晶体管V13的发射极以及第1电容C1的负极；第19电阻R19、第20电阻R20的另一端互连并且连接第13晶体管V13的基极；和其中的第2稳压管W2的阴极端连接第1电容C1的正极和第14电阻R14的一端以及第8电阻R8的一端，第2稳压管W2的阳极端连接第17电阻R17的一端并通过第16电阻R16连接第12晶体管V12的基极，第12晶体管的发射极连接第14电阻R14的另一端，集电极连接第13电阻R13的另一端和第6晶体管V6的基极；第1稳压管W1的阳极端连接第1电容C1的负极和第13电阻R13的一端以及第7电阻R7的一端，第1稳压管W1的阴极端连接第17电阻R17的另一端并通过第15电阻R15连接第7晶体管V7的基极，第7晶体管的发射极连接第7电阻R7的另一端，集电极连接第8电阻R8的另一端和第5晶体管V5的基极；

以及其中的第8晶体管V8、第9晶体管V9的发射极互连并连接第1电阻R1的一端，第8晶体管、第9晶体管的基极分别连接第7晶体管V7、第12晶体管V12的集电极，第8晶体管、第9晶体管的集电极分别连接第11电阻R11、第12电阻R12的另一端以及第11晶体管V11、第10晶体管V10的基极，第11晶体管的发射极连接第11电阻和第13电阻R13的一端，第11晶体管的集电极连接第12晶体管的集电极，第10晶体管的发射极连接第12电阻和第14电阻R14的一端，第10晶体管的集电极连接第7晶体管的集电极。