CN104124933B - 放大电路、电路板及电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种放大电路，采用了两个功率放大器并联推动一个负载，第一功率放大器主要提供负载的工作电流，第二功率放大器的工作电流相对比较小，主要是对输出端的误差(失真)进行修正。通过参数的设定，第一功率放大器提供上拉电流，第二功率放大器提供下拉电流，这样无论放大器在任何的工作点，放大电路都构成推挽驱动模式，并且为甲类工作状态。在0V输入或输出的时候，上述放大电路的偏置电流可以比较小，随着输入的增加，偏置电流随输入大小变化而线性变化，实现了线性滑动功能，这样放大电路的偏置电流带来的功耗是可以控制得比较小。上述放大电路既有接近甲乙类放大电路的效率，同样具备甲类放大器的性能。本发明还公开了一种电路板和电子设备。
Description
技术领域
本发明涉及放大电路，特别是涉及一种滑动甲类放大电路。
背景技术
晶体管静态工作点设置在截止区与饱和区的中分点的放大电路，叫做甲类放大电路，适合于小功率高保真放大。
甲类放大电路又称为A类放大电路，在信号的整个周期内(正弦波的正负两个半周)，放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止(即停止输出)。正弦信号的正负两个半周由单一功率输出元件连续放大输出的一类放大器。当输入信号较小时，在整个信号周期中，晶体管都工作于它的放大区，电流的导通角为180度，且静态工作点在负载线的中点。甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，适用于小信号低频功率放大，但固有的优点是不存在交越失真，而且谐波分量中主要是偶次谐波，在听感上低音厚实、中音柔顺温暖、高音清晰利落、层次感好，十分讨人喜欢。
使晶体管的静态工作点随输入信号的大小而自动的成正比变化的甲类放大电路，就叫做滑动甲类放大电路。滑动甲类放大电路既保留了传统甲类电路的优点，又克服了传统甲类电路的缺点，即做到了电路简单，效率高、输出功率大。然而一般的滑动甲类放大器，基本上是非线性滑动的，调试比较麻烦。
发明内容
基于此，有必要提供一种能线性滑动的甲类放大电路、电路板及电子设备。
一种放大电路，包括：第一功率放大器、第二功率放大器和第一电阻器，第一功率放大器和第一电阻器串联连接构成第一供电电路，第二功率放大器构成第二供电电路，第一供电电路和第二供电电路并联连接然后连接负载。
输入信号分别输入第一供电电路和第二供电电路，在所述输入信号驱动下，第一供电电路为所述负载提供第一工作电流，第二供电电路为所述负载提供第二工作电流。
设第一功率放大器的增益为G1、第二功率放大器的增益为G2、负载的电阻值为RL、第一电阻器的电阻值为R1，上述参数满足：
(G1-G2)/R1>0且G2/RL-(G1-G2)/R1<0。
在其中一个实施例中，|(G1-G2)/R1|>|G2/RL-(G1-G2)/R1|。
在其中一个实施例中，|(G1-G2)/R1|>>|G2/RL-(G1-G2)/R1|。
在其中一个实施例中，第一功率放大器的静态电流比第二功率放大器的静态电流小。
在其中一个实施例中，第二功率放大器的静态电流构成所述放大电路的主要静态电流。
在其中一个实施例中，第一功率放大器的静态电流为零。
在其中一个实施例中，所述第一功率放大器为甲乙类功率放大器。
在其中一个实施例中，所述第二功率放大器为甲乙类功率放大器。
一种电路板，包括上述的放大电路。
一种电子设备，包括上述的放大电路。
上述放大电路、电路板及电子设备，采用了两个功率放大器并联推动一个负载，第一功率放大器主要提供负载的工作电流，第二功率放大器的工作电流相对比较小，主要是对输出端的误差(失真)进行修正。通过参数的设定，第一功率放大器提供上拉电流，第二功率放大器提供下拉电流，这样无论放大器在任何的工作点，放大电路都构成推挽驱动模式，并且为甲类工作状态。通常的甲类放大器的偏置电流比较大，故效率低。上述放大电路的偏置电流为线性滑动甲类偏置电流，在0V输入或输出的时候，放大电路的偏置电流可以比较小，随着输入的增加，偏置电流随输入大小变化而线性变化，这样上述放大电路就实现了线性滑动，这样放大电路的偏置电流带来的功耗是可以控制得比较小。上述放大电路既有接近甲乙类放大电路的效率，同样具备甲类放大器的性能。
附图说明
图1为本发明一实施例的电路图；
图2为本发明一实施例的电流关系图；
图3为本发明一实施例的一阶段的电流流向示意图；
图4为本发明一实施例的另一阶段的电流流向示意图；
图5为本发明一实施例的其他阶段的电流流向示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
图1为本发明一实施例的电路图。
如图1，一种放大电路，包括：第一功率放大器U1、第二功率放大器U2和第一电阻器R1，第一功率放大器U1的增益G1比第二功率放大器U2的增益G2大，第一功率放大器U1和第一电阻器R1串联连接构成第一供电电路，第二功率放大器U2构成第二供电电路，第一供电电路和第二供电电路并联连接然后连接负载RL。
输入信号VIN分别输入第一供电电路和第二供电电路，在输入信号VIN驱动下，第一供电电路为负载RL提供第一工作电流I1，第二供电电路为负载RL提供第二工作电流I2，第一工作电流I1和第二工作电流I2一并构成流经负载RL的电流IL。
设第一功率放大器的增益为G1、第二功率放大器的增益为G2、负载的电阻值为RL、第一电阻器的电阻值为R1，上述参数满足：
(G1-G2)/R1>0且G2/RL-(G1-G2)/R1<0，即对于负载而言，第一工作电流I1的流向和第二工作电流I2的流向相反，第二工作电流I2随输入信号大小的变化而线性变化，分析如下。
如图1，以电流流入节点A为正向，电流流出节点A为负向，A点的电压值为VIN*G2。
对于负载RL，有公式：
IL＝-VIN*G2/RL……(1)
对于第一供电电路，有公式：
I1＝(VIN*G1-VIN*G2)/R1……(2)
于是，对于第二供电电路，有公式：
I2＝-IL-I1＝VIN*G2/RL-(VIN*G1-VIN*G2)/R1……(3)
化简公式(3)，得：
I2＝(G2/RL-(G1-G2)/R1)*VIN……(4)
由于R1、RL、G1、G2等参数都为定值，所以第二工作电流I2随输入信号VIN大小的变化而线性变化。
对于本放大电路而言，作为一个电路整体，第一功率放大器U1提供第一工作电流I1，第二功率放大器U2提供第二工作电流I2，这样无论放大器在任何的工作点，放大电路都构成推挽驱动模式，并且为甲类工作状态，即本放大电路此时为甲类推挽电路。第一工作电流I1是推电流，第二工作电流I2是挽电流。
I1>0且I2<0时，即(G1-G2)/R1>0且G2/RL-(G1-G2)/R1<0时，就构成甲类推挽放大电路。例如，如果负载RL的阻值为32Ω，第一电阻器R1为4.7Ω，根据公式(1)、(2)、(3)，G1/G2＝1.146875，20lg(1.146875)＝1.19，即只要第一功率放大器U1的增益大于等于第二功率放大器U2的增益1.19dB，由于第二工作电流I2事实上就相当于本放大电路的偏置电流且第二工作电流I2随输入信号VIN大小的变化而线性变化，所以此时本放大电路就构成线性滑动甲类推挽放大电路。
上述放大电路的偏置电流为线性滑动甲类偏置电流，在0V输入或输出的时候，放大电路的偏置电流可以比较小，随着输入的增加，偏置电流随输入大小变化而线性变化，这样上述放大电路就实现了线性滑动，这样放大电路的偏置电流带来的功耗是可以控制得比较小。上述放大电路既有接近甲乙类放大电路的效率，同样具备甲类放大器的性能。
结合图2，在设计电路设置R1、RL、G1、G2等参数时，可以设置第一工作电流I1的电流值大而第二工作电流I2小，即|(G1-G2)/R1|>|G2/RL-(G1-G2)/R1|，优选地，第一工作电流I1构成流经负载RL主要的电流，即|(G1-G2)/R1|>>|G2/RL-(G1-G2)/R1|。也即第一功率放大器U1主要提供负载RL的工作电流，而第二功率放大器U2的工作电流相对比较小，主要是对输出端(A点)的误差(失真)进行修正。
当VIN为0V时，在理想状态下，放大器没有静态电流(甲类偏置电流)。在实际的应用中，第一功率放大器U1和第二功率放大器U2采用甲乙类放大器，如果原第一功率放大器U1和第二功率放大器U2的输出级静态电流都为(Iq)10mA,采用本放大电路后，设置第一功率放大器U1的静态电流比第二功率放大器U2的静态电流小，可以设置第一功率放大器U1的输出级静态电流为0mA，第二功率放大器U2的输出级静态电流为10mA，即第一功率放大器U1的静态电流为零，第二功率放大器U2的静态电流构成放大电路的主要静态电流。这样构成的线性滑动甲类推挽电路的输出级静态电流只有10mA，输出级静态电流可以比较小。
在其中的一些实施例中，第一功率放大器U1和第二功率放大器U2采用甲乙类放大器，结合图1、图2、图3分析第一功率放大器U1和第二功率放大器U2的工作状态。
当第一功率放大器U1和第二功率放大器U2都只有一个三极管导通时，如图3和图4，此时IL>K*Iq或IL<-K*Iq，其中K是由放大器本身特性决定的定值，如果放大器为一般的双极性晶体管，K值接近为1；如果放大器为Mos管，K值一般接近为2。当第一功率放大器U1和第二功率放大器U2的三极管都导通时，如图5，此时-K*Iq<IL<K*Iq。
本发明还公开了包括上述放大电路的电路板和电子设备。
上述放大电路、电路板及电子设备，采用了两个功率放大器并联推动一个负载，第一功率放大器主要提供负载的工作电流，第二功率放大器的工作电流相对比较小，主要是对输出端的误差(失真)进行修正。通过参数的设定，第一功率放大器提供上拉电流，第二功率放大器提供下拉电流，这样无论放大器在任何的工作点，放大电路都构成推挽驱动模式，并且为甲类工作状态。通常的甲类放大器的偏置电流比较大，故效率低。上述放大电路的偏置电流为线性滑动甲类偏置电流，在0V输入或输出的时候，放大电路的偏置电流可以比较小，随着输入的增加，偏置电流随输入大小变化而线性变化，这样上述放大电路就实现了能线性滑动，这样放大电路的偏置电流带来的功耗是可以控制得比较小。上述放大电路既有接近甲乙类放大电路的效率，同样具备甲类放大器的性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种放大电路，其特征在于，包括：第一功率放大器、第二功率放大器和第一电阻器，第一功率放大器和第一电阻器串联连接构成第一供电电路，第二功率放大器构成第二供电电路，第一供电电路和第二供电电路并联连接然后连接负载；
输入信号分别输入第一供电电路和第二供电电路，在所述输入信号驱动下，第一供电电路为所述负载提供第一工作电流，第二供电电路为所述负载提供第二工作电流；
设第一功率放大器的增益为G1、第二功率放大器的增益为G2、负载的电阻值为RL、第一电阻器的电阻值为R1，上述参数满足：
(G1-G2)/R1>0且G2/RL-(G1-G2)/R1<0。
2.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，|(G1-G2)/R1|>|G2/RL-(G1-G2)/R1|。
3.根据权利要求2所述的放大电路，其特征在于，|(G1-G2)/R1|>>|G2/RL-(G1-G2)/R1|。
4.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，第一功率放大器的静态电流比第二功率放大器的静态电流小。
5.根据权利要求4所述的放大电路，其特征在于，第二功率放大器的静态电流构成所述放大电路的静态电流。
6.根据权利要求5所述的放大电路，其特征在于，第一功率放大器的静态电流为零。
7.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，所述第一功率放大器为甲乙类功率放大器。
8.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，所述第二功率放大器为甲乙类功率放大器。
9.一种电路板，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的放大电路。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的放大电路。
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