CN1228917C - 电流型同步超甲类偏置电路 - Google Patents
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Abstract
电流型同步超甲类偏置电路，包含二对恒流源S1、S3和S2、S4；接在二对恒流源之间的，由T1，R1、R2和T6、R6、R7构成的二个恒压偏置电路；以及接在二个恒压偏置电路之间的，由T2、T3，R3、R4和T7、T8，R8、R9构成的二个对称镜像恒流源。二个对称镜像恒流源的结合处为超甲类偏置电路的信号输入端，恒压偏置电路的两端分别引出超甲类偏置电路的正输出端npn与负输出端pnp，在正、负输出端之间经分压电阻R11、R12引出超甲类偏置电路的扬声器输出端。它解决了超甲类偏置补偿中存在的对前级电路影响大，补偿效果不好的问题，消除了功率放大器的开关失真和交越失真。
Description
技术领域
本发明涉及一种音频功率放大器的补偿电路，特别是一种对功率放大器的末级信号进行补偿的电路。
背景技术
如何解决音频功率放大器中电流放大级(末级)在大功率输出时的开关失真和交越失真，是由来已久的问题。理论上讲，超甲类偏置补偿是解决这类失真的最有效方法，超甲类偏置补偿是一种动态偏置补偿，它时刻采集前级输出的信号幅值，相应地调整偏压，以使反向端(相对信号相位而言)功率晶体管在额定功率输出范围内任何时候均不截止，从而杜绝开关失真和交越失真。可是现有的超甲类偏置补偿应用效果都不理想。原因是它们都采用电压取样，而且它们的等效阻抗都非常小。电压取样使得取样信号受到电感性负载扬声器的严重影响，调控动作误差大，甚至紊乱，降低了超甲类偏置补偿的工作性能；等效阻抗小则造成前级的负荷过重，使其性能严重劣化，有得不偿失之感。因此，现有的超甲类偏置补偿电路总体应用效果不甚理想。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种电流型同步超甲类偏置电路。它采用电流取样，消除了扬声器对取样信号的影响；且补偿的等效阻抗大，对前级电路的性能无任何不良影响；消除了功率放大器大功率输出时存在的严重开关失真和交越失真。
本发明是这样实现的：电流型同步超甲类偏置电路，它包含二对恒流源，接在二对恒流源之间的二个恒压偏置电路、以及接在二个恒压偏置电路之间的二个对称镜像恒流源；其中一对恒流源由参数相同的第一、第三恒流源(S1、S3)组成，另一对恒流源由参数相同的第二、第四恒流源(S2、S4)组成；一个恒压偏置电路由第一PNP三极管(T1)、第一和第二电阻(R1、R2)构成，第一PNP二极管(T1)的发射极与所述第一恒流源(S1)的输出相接并引出超甲类偏置电路的正输出端(npn)，所述第一PNP三极管(T1)的集电极与由第二和第三NPN三极管(T2、T3)、第三和第四电阻(R3、R4)构成的第一镜像恒流源的输入端，即第二NPN三极管(T2)的集电极相接，该第一镜像恒流源的输出端，即第三NPN三极管(T3)的集电极与第二恒流源(S2)的输出端相接，并经第一电容(C1)与第一PNP三极管(T1)的基极相接；另一个恒压偏置电路由第六NPN三极管(T6)、第六和第七电阻(R6、R7)构成，第六NPN三极管(T6)的发射极与第三恒流源(S3)的输入端相接，并引出超甲类偏置电路的负输出端(pnp)，第六NPN三极管(T6)的集电极与由第七和第八PNP三极管(T7、T8)、第八和第九电阻(R8、R9)构成的第二镜像恒流源的输入端，即第七NPN三极管(T7)的集电极相接，该第二镜像恒流源的输出端，即第八NPN三极管(T8)的集电极与第四恒流源(S4)的输入端相接，并经第二电容(C2)与第六NPN三极管(T6)的基极相接；在所述正输出端(npn)与负输出端(pnp)之间接有第一和第二分压电阻(R11、R12)，第一和第二分压电阻的结合处引出超甲类偏置电路的扬声器输出端；二个镜像恒流源的结合处为超甲类偏置电路的信号输入端。
上述的电流型同步超甲类偏置电路中，在第一和第二镜像恒流源之间还接有第三和第四镜像恒流源；其中与第一镜像恒流源相接的是由第四和第五PNP管(T4、T5)构成的第三镜像恒流源；与第二镜像恒流源相接的是由第九和第十NPN三极管(T9、T10)构成的第四镜像恒流源；第四和第五PNP三极管(T4、T5)以及第九和第十NPN三极管(T9、T10)的基极公共点为超甲类偏置电路的信号输入端。
与现有技术比较，本发明采用电流取样，而且整个电路的等效阻抗大，解决了超甲类偏置补偿中存在的对前级电路影响大，补偿效果不好的问题。具有结构简单，易于制作，制作成本低，同步性能好，补偿效果好，可消除开关失真和交越失真，可以提高功率放大器的整体工作性能的特点。可用于晶体管功率放大器中，以及其它需要消除开关失真和交越失真的场合。
附图说明
附图1是本发明的电路结构示意图；
附图2是图1结构增加了静态稳定电路后的电路结构示意图；
具体实施方式
实施例：电流型同步超甲类偏置电路的构成包含二对恒流源，接在二对恒流源之间的二个恒压偏置电路、以及接在二个恒压偏置电路之间的二个对称镜像恒流源。其中一对恒流源由参数相同的恒流源S1、S3组成，另一对恒流源由参数相同的恒流源S2、S4组成；一个恒压偏置电路由PNP三极管T1，电阻R1、R2构成，T1的发射极与恒流源S1的输出相接并引出超甲类偏置电路的正输出端npn，T1的集电极与NPN三极管T2、T3，电阻R3、R4构成的镜像恒流源的输入端T2的集电极相接，该镜像恒流源的输出端T3集电极与恒流源S2相接并经电容C1与T1基极相接；另一个恒压偏置电路由NPN三极管T6、电阻R6、R7构成，T6的发射极与恒流源S3的输入端相接并引出超甲类偏置电路的负输出端pnp，T6的集电极与PNP三极管T7、T8，电阻R8、R9构成的镜像恒流源的输入端T7的集电极相接，该镜像恒流源的输出端T8集电极与恒流源S4的输入端、相接，并经电容C2与T6基极相接；在正输出端npn与负输出端pnp之间接有分压电阻R11、R12，R11、R12的结合处引出超甲类偏置电路的扬声器输出端；二个镜像恒流源的结合处为偏置电路的信号输入端。
在二个镜像恒流源之间还接有二个镜像恒流源，如附图2所示；其中与NPN管T2、T3构成的镜像恒流源相接的是由PNP管T4、T5构成的镜像恒流源；与PNP管T7、T8构成的镜像恒流源相接的是由T9、T10构成的镜像恒流源；T4、T5、T9、T10的基极公共点为超甲类偏置电路的信号输入端。该部分电路可以提高超甲类偏置电路的静态性能，使超甲类偏置电路的适应性更强。
工作时，超甲类偏置电路的信号输入端与功率放大器的电压放大级的信号输出端相接。超甲类偏置电路的正输出端npn脚与功率放大器的电流放大级的NPN管T11的基极相接，负输出端pnp脚与功率放大器的电流放大级的PNP管T12的基极相接。恒流源S1、S2的输入端与功放器的+50V电源相接，恒流源S3、S4的输入端与功放器的-50V电源相接。扬声器输出端可以与功放器的扬声器直接相接；也可以将附图2中的“X″处断开，按点划线与接地电阻R相接，用电阻R模拟电流放大级的输入阻抗，这样超甲类偏置电路的补偿效果更佳。
工作原理，当超甲类偏置电路的信号输入端有正信号输入时，流过T1的电流减少，流过T3的电流也等量减少，由于S2和S4的恒流作用，减少的这部分电流经C1、R2、T8进入S4，在R2上产生压降。这个压降维持了T12的偏压，使其不截止，实现超甲类偏置。这个电流在数值上等于输入端的信号电流，其大小决定于后级(电流放大级)电路的输入阻抗。负信号来临时，S2的电流经T3、R7、C2进入S4，在R7上产生压降，以维持T11的偏压。R1、R2、T1和R6、R7、T6分别组成两个常规恒压偏置电路，其良好的热补偿性能，保证了后级电路稳定工作。
从以上电流型同步超甲类的工作原理可以看出，取样信号(同时也是控制信号)就是输入的交流音频电流信号，它的大小仅与电流放大级的输入阻抗有关，避免了扬声器反电动势的影响，也就是说该超甲类偏置电路的动作做到了与输入交流信号精准同步，同时很稳定。该偏置电路的工作电流为专门设置的恒流源提供，不用索取信号电流，且超甲类偏置电路的等效阻抗大，对电压放大电路的性能没有丝毫不利影响。该超甲类偏置电路建立于恒压偏置电路的基础上，因此具有恒压偏置电路同样的热稳定性。在制作时，不需要性能调试，也不需要复杂的计算，所以该超甲类偏置电路的生产性非常好。
Claims (2)
1、电流型同步超甲类偏置电路，其特征在于：它包含二对恒流源，接在二对恒流源之间的二个恒压偏置电路、以及接在二个恒压偏置电路之间的二个对称镜像恒流源；其中一对恒流源由参数相同的第一、第三恒流源(S1、S3)组成，另一对恒流源由参数相同的第二、第四恒流源(S2、S4)组成；一个恒压偏置电路由第一PNP三极管(T1)、第一和第二电阻(R1、R2)构成，第一PNP三极管(T1)的发射极与所述第一恒流源(S1)的输出相接并引出超甲类偏置电路的正输出端(npn)，所述第一PNP三极管(T1)的集电极与由第二和第三NPN三极管(T2、T3)、第三和第四电阻(R3、R4)构成的第一镜像恒流源的输入端，即第二NPN三极管(T2)的集电极相接，该第一镜像恒流源的输出端，即第三NPN三极管(T3)的集电极与第二恒流源(S2)的输出端相接，并经第一电容(C1)与第一PNP三极管(T1)的基极相接；另一个恒压偏置电路由第六NPN三极管(T6)、第六和第七电阻(R6、R7)构成，第六NPN三极管(T6)的发射极与第三恒流源(S3)的输入端相接，并引出超甲类偏置电路的负输出端(pnp)，第六NPN三极管(T6)的集电极与由第七和第八PNP三极管(T7、T8)、第八和第九电阻(R8、R9)构成的第二镜像恒流源的输入端，即第七NPN三极管(T7)的集电极相接，该第二镜像恒流源的输出端，即第八NPN三极管(T8)的集电极与第四恒流源(S4)的输入端相接，并经第二电容(C2)与第六NPN三极管(T6)的基极相接；在所述正输出端(npn)与负输出端(pnp)之间接有第一和第二分压电阻(R11、R12)，第一和第二分压电阻的结合处引出超甲类偏置电路的扬声器输出端；二个镜像恒流源的结合处为超甲类偏置电路的信号输入端。
2、根据权利要求1所述的电流型同步超甲类偏置电路，其特征在于：在第一和第二镜像恒流源之间还接有第三和第四镜像恒流源；其中与第一镜像恒流源相接的是由第四和第五PNP管(T4、T5)构成的第三镜像恒流源；与第二镜像恒流源相接的是由第九和第十NPN三极管(T9、T10)构成的第四镜像恒流源；第四和第PNP三极管(T4、T5)以及第九和第十NPN三极管(T9、T10)的基极公共点为超甲类偏置电路的信号输入端。
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