CN200959590Y

CN200959590Y - 功率放大器的偏置电路

Info

Publication number: CN200959590Y
Application number: CN 200620139294
Authority: CN
Inventors: 沈锦成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2016-09-11

Abstract

功率放大器的偏置电路，涉及一种功率放大器，尤其是涉及一种功率放大器的偏置电路。提供一种在低阻抗负载与大电流输出时不会截止的功率放大器的偏置电路。设有偏置单元电路A和B，A为PNP型三极管或P型场效应管或负压输出的三端并联稳压集成电路，B为NPN型三极管或N型场效应管或正压输出的三端并联稳压集成电路。

Description

功率放大器的偏置电路

技术领域

本实用新型涉及一种功率放大器，尤其是涉及一种功率放大器的偏置电路。

背景技术

常用的功率放大器其电路结构形式众多，例如音频功率放大器是一种最常用的功率放大器，衡量音频功率放大器的性能指标主要有保真度、可靠性、稳定性、电损耗、效率和性价比等。采用电压负反馈方式的音频功率放大器是一种较为常见的音频功率放大器，但也存在一些不足，例如容易产生瞬态互调失真等。在现有的音频功率放大器中，纯甲类音频功率放大器的音质是最好的，但是纯甲类音频功率放大器的耗电大、成本高。而甲乙类音频功率放大器是介于甲类与乙类音频功率放大器之间，有一些静态电流，音质较好，会有交越失真，其使用最为广泛。还有超甲类音频功率放大器，其电路结构复杂，效果并不理想。

由于现有的纯甲类、甲乙类功率放大器当输出电流大于2倍的静态电流时，常会造成功率管的截止，而滑动甲类、超纯甲类、准甲类和动态甲类功率放大器也不能解决在低阻抗负载与大电流输出时不会截止的问题。

公开号为CN1549444的发明专利申请公开一种新型电流音频功率放大器，包括输入端由耦合电容、电阻起到隔离和阻抗变换作用，集成电路运放组成功放驱动级，电位器用于调节输出端零电位，电源向本级运放供电。4只三极管和电阻组成交叉耦合射极跟随器输出级，电源向交叉耦合射极跟随器输出级供电。设有2个互相独立的电源，其接地端不能互相连接，不和设备外壳相连接。连接于射极跟随器输出级的电阻为电流取样负反馈电阻，控制放大器的增益。末级驱动管的发射极分别与电源正、负极之间相连的电阻控制功放的静态电流，负载连接于射极跟随器输出级和电源的接地端之间。

公告号为CN2407506的实用新型专利公开了一种纯甲类音频功率放大器，该放大器采用一个甲乙类或乙类放大器作电压跟踪驱动用，其输出可以控制纯甲类功率驱动器的电源电压，使这个电源电压与音频输入电压同步变化。这样就可以使纯甲类功率驱动器在低的电源压差下进行纯甲类的放大，从而具有失真小、效率高的优点，可广泛用于音响系统。

公告号为CN2694614的实用新型专利公开一种音频功率放大器，包括电源开关、音量电位器、风机、输出端、电源输入、信号输入、输入变压器、散热器、输出变压器、电路板，电路板中三极管BG1-BG4及电阻R5、R6组成复合射跟器与输入变压器B1连接；输入变压器B1另一端与三极管BG5、BG6连接；BG5、BG6另一端连接输出变压器B2。

三菱电机株式会社在公开号为CN1274989的发明专利申请中公开一种偏置电路，在根据来自控制电路的控制信号对由多个功率放大用HBT构成的功率放大器供给偏置的多级功率放大器的偏置电路中，备有对于初级功率放大用HBT供给预定偏置的第1偏置供给装置；对于第2级以后的各功率放大用HBT分别进行对应于来自上述控制电路的控制信号的偏置供给控制的第2偏置供给装置。

国际商业机器公司在公开号为CN13461761的发明专利申请中公开一种用于无线通信系统中电池供电手机单元的射频功率放大器的偏置电路，包括：其上加有具有主极点频率的输入射频信号的运算放大器：(a)导致在偏置电路输出端处，在相邻信道的差值频率上的阻抗不大于2欧姆；以及(b)比射频信号频率低得多，以致于在射频信号的频率上有小于零dB的环路增益；以及被连接到运算放大器输出端处的晶体管源极跟随器输出电路。

阿尔卑斯电气株式会社在公开号为CN1599238的发明专利申请中公开一种功率放大器的偏置电路，包括：从电源供给的电源电流依赖于偏置电压的功率放大器；向所述功率放大器施加所述偏置电压的差分放大器；在从所述电源向所述功率放大器施加电源电压的电源供给路径上设置有串联插入的电流检测电阻，向所述差分放大器的一个输入端施加基准电压，向另一个输入端施加只比所述电源的电压低所述电流检测电阻形成的电压降部分的电压。

皇家飞利浦电子股份有限公司在公开号为CN1788412的发明专利申请中公开一种操作在输出频带的射频线性功率放大器，其具有一个输出晶体管(Q2)，所述功率放大器包括：a)一个电路装置，用于生成一个偏置信号，从而产生流过所述RF功率放大器的所述输出晶体管(Q2)的静态电流；b)一个检测器电路装置，用于检测输入到所述放大器的RF输入，并根据所述RF输入的功率电平生成一个驱动信号；c)一个自适应电路装置，用于接收所述驱动信号并自动修改所述偏置信号和通过所述输出晶体管(Q2)的所述静态电流，由此在所述输出级处的所述静态电流被减小和优化，以用于在所有功率输出电平上的最小耗散和最优线性。

孙一鸣在申请号为CN86101540的发明专利申请中公开一种包括放大电路、负载、跟随器的高效A类音频功率放大器，有受被放大信号控制的由模拟电源和量化电源组成的电压受控电源和受被放大信号控制的受控偏置电路。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有的纯甲类、甲乙类功率放大器当输出电流大于2倍的静态电流时，常会造成功率管的截止，而滑动甲类、超纯甲类、准甲类和动态甲类功率放大器也不能解决在低阻抗负载与大电流输出时不会截止的问题，提供一种在低阻抗负载与大电流输出时不会截止的功率放大器的偏置电路。

本实用新型设有2个偏置单元电路，2个偏置单元电路分别记为偏置单元电路A和偏置单元电路B，偏置单元电路A为PNP型三极管或P型场效应管或负压输出的三端并联稳压集成电路，偏置单元电路B为NPN型三极管或N型场效应管或正压输出的三端并联稳压集成电路；

PNP型三极管发射极接NPN型功率管基极或N型场功率管栅极；NPN型三极管发射极接PNP型功率管基极或P型场功率管栅极；NPN型三极管集电极与PNP型三极管集电极相接，或者NPN型三极管集电极接上拉电阻或作信号输入端，PNP型三极管集电极接下拉电阻或作信号输入端；NPN型三极管基极与PNP型三极管基极接输出端；

P型场效应管源极接NPN型功率管基极或N型场功率管栅极，N型场效应管源极接PNP型功率管基极或P型场功率管栅极，N型场效应管漏极与P型场效应管漏极相接，N型场效应管栅极与P型场效应管栅极接输出端；

负压输出的三端并联稳压集成电路接地端接NPN型功率管基极或N型场功率管栅极，正压输出的三端并联稳压集成电路接地端接PNP型功率管基极或P型场功率管栅极，负压输出的三端并联稳压集成电路输入端与正压输出的三端并联稳压集成电路输入端相接，负压输出的三端并联稳压集成电路的反馈端与正压输出的三端并联稳压集成电路的反馈端接输出端。

在功率放大器输出端与NPN型三极管基极之间可设功率管发射极电流反馈电阻，在功率放大器输出端与PNP型三极管基极之间可设功率管发射极电流反馈电阻；在功率放大器输出端与N型场效应管栅极之间可设场功率管源极电流反馈电阻，在功率放大器输出端与P型场效应管栅极之间可设场功率管源极电流反馈电阻；在功率放大器输出端与负压输出的三端并联稳压集成电路的反馈端之间可设电流反馈电阻，在功率放大器输出端与正压输出的三端并联稳压集成电路的反馈端之间可设电流反馈电阻；两反馈电阻连接点为新的输出端。

所述的PNP型三极管可以为单个PNP型三极管或复合PNP型三极管；

所述的NPN型三极管可以为单个NPN型三极管或复合NPN型三极管。

由于现有的纯甲类、甲乙类功率放大器当输出电流大于2倍的静态电流时，会造成功率管的截止，而滑动甲类、超纯甲类、准甲类和动态甲类功率放大器也不能解决在低阻抗负载与大电流输出时不会截止的问题。然而本实用新型在低阻抗负载与大电流输出时不会截止。

附图说明

图1为本实用新型实施例的第一种电路组成原理图。

图2为本实用新型实施例的第二种电路组成原理图。

图3为本实用新型实施例的第三种电路组成原理图。

图4为本实用新型实施例的第四种电路组成原理图。

图5为本实用新型实施例的一种由PNP型三极管与单偏置电阻组成的功率管偏置单元电路。

图6为本实用新型实施例的另一种功率管的偏置单元，由PNP型三极管与双偏置电阻组成的功率管偏置单元电路。

图7为本实用新型实施例的一种由P型场效应管与双偏置电阻组成的功率管偏置单元电路。

图8为本实用新型实施例的负压输出的三端并联稳压集成电路组成的功率管偏置单元电路。

图9为本实用新型实施例的PNP型复合三极管与单偏置电阻组成的功率管偏置单元电路。

图10为本实用新型实施例的一种由NPN型三极管与单偏置电阻组成的功率管偏置单元电路。

图11为本实用新型实施例的另一种功率管的偏置单元，由NPN型三极管与双偏置电阻组成的功率管偏置单元电路。

图12为本实用新型实施例的一种由N型场效应管与双偏置电阻组成的功率管偏置单元电路。

图13为本实用新型实施例的正压输出的三端并联稳压集成电路组成的功率管偏置单元电路。

图14为本实用新型实施例的NPN型复合三极管与单偏置电阻组成的功率管偏置单元电路。

图15为图1的实用电路原理图。

图16为图2的实用电路原理图。

图17为图3的实用电路原理图。

图18为图4的实用电路原理图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1给出本实用新型实施例的一种电路组成原理图，设有2个功率管的偏置单元电路A和B，偏置单元电路A为PNP型三极管或P型场效应管或负压输出的三端并联稳压集成电路，偏置单元电路B为NPN型三极管或N型场效应管或正压输出的三端并联稳压集成电路，偏置单元电路A的脚1外接NPN型功率管的基极或N型场效应管的栅极，偏置单元电路B的脚1外接PNP型功率管的基极或P型场效应管的栅极，偏置单元电路A的脚2和偏置单元电路B的脚2接输出端OUT，偏置单元电路A的脚3和偏置单元电路B的脚3相连。

图2给出本实用新型实施例的第二种电路组成原理图，设有2个功率管的偏置单元电路A和B，偏置单元电路A的脚1外接NPN型功率管的基极或N型场效应管的栅极，偏置单元电路B的脚1外接PNP型功率管的基极或P型场效应管的栅极，偏置单元电路A的脚2和偏置单元电路B的脚2接输出端OUT，偏置单元电路A的脚3接下拉电阻或作信号输入端，偏置单元电路B的脚3接上拉电阻或作信号输入端。

图3给出本实用新型实施例的第三种电路组成原理图，设有2个功率管的偏置单元电路A和B，偏置单元电路A的脚1外接NPN型功率管的基极或N型场效应管的栅极，偏置单元电路B的脚1外接PNP型功率管的基极或P型场效应管的栅极。偏置单元电路A的脚2接上端功率管的发射极或场效应管的源极和功率管电流反馈电阻R₁，偏置单元电路B的脚2接下端功率管的发射极或场效应管的源极和功率管电流反馈电阻R₂，电阻R₁和R₂的连接端为输出端OUT。偏置单元电路A的脚3与偏置单元电路B的脚3相连。

图4给出本实用新型实施例的第四种电路组成原理图，设有2个功率管的偏置单元电路A和B，偏置单元电路A的脚1外接NPN型功率管的基极或N型场效应管的栅极，偏置单元电路B的脚1外接PNP型功率管的基极或P型场效应管的栅极。偏置单元电路A的脚2接上端功率管的发射极或场效应管的源极和功率管电流反馈电阻R₁，偏置单元电路B的脚2接下端功率管的发射极或场效应管的源极和功率管电流反馈电阻R₂，电阻R₁和R₂的连接端为输出端OUT。偏置单元电路A的脚3接下拉电阻或作信号输入端，偏置单元电路B的脚3接上拉电阻或作信号输入端。

以下将对上述电路的工作原理作进一步的说明。

偏置单元电路A由PNP型三极管或P型场效应管或负压输出三端并联稳压集成电路组成。在图5中，电阻R₁为PNP型三极管Q₁的偏置电阻。在图6中，电阻R₁、R₂为NPN型三极管Q₁的偏置电阻。在图7中，电阻R₁、R₂为P型场效应管Q₁的偏置电阻。图8为负压输出三端并联稳压集成电路IC。在图9中，Q₁、Q₂为PNP型复合管，R₁为偏置电阻。

在图5～9中，偏置单元电路A的脚1、2形成一固有电压，这个固有电压正好让对应的功率管导通，脚3与偏置单元电路B的脚3相连(参见图10～14)。图5～9可分别组成偏置单元电路A。

偏置单元电路B由NPN型三极管或N型场效应管或由正压输出的三端并联稳压集成电路组成。

在图10中，电阻R₁为NPN型三极管Q₁的偏置电阻。在图11中，电阻R₁、R₂为NPN型三极管Q₁的偏置电阻。在图12中，电阻R₁、R₂为N型场效应管Q₁的偏置电阻。图13为正压输出的三端并联稳压集成电路IC(如型号为TL431的集成电路)。在图14中，Q₁、Q₂为NPN型复合管，R₁为偏置电阻。偏置单元电路B的脚1、2形成一固有电压，这个固有电压正好让对应的功率管导通。脚3与偏置单元电路A的脚3相连(参见图5～9)。图10～14可分别组成偏置单元电路B。

图15为图1电路模型的实际应用之一，在图15中，PNP型三极管Q₁(2N5041型)和电阻R₁(22K)组成偏置单元电路A，NPN型三极管Q₂(2N5551型)和电阻R₂(22K)组成偏置单元电路B，NPN型三极管Q₃(2N3055型)和PNP型三极管Q₄(2N2955型)为功率放大管，R₃(0.2Ω)和R₄(0.2Ω)为功率放大管的电流反馈电阻。当输出信号为正半周时，Q₄的发射结电压会减小。同样Q₂的发射结电压会减小，Q₂导通程度减小，Q₃基极和Q₄基极两端电压增大，Q₄的发射结电压增大，使Q₄不截止。因上下对称，同样为负半周时，由Q₃、Q₁的联动，使Q₃不截止。电源端为+V和-V，输入端为in，输出端为OUT。

图16为图2电路模型的实际应用之一。PNP型三极管Q₁和电阻R₁为偏置单元电路A，NPN型三极管Q₂和电阻R₂为偏置单元电路B，三极管Q₃和Q₄为功率放大管，三极管Q₅和Q₆为功率推动管，R₅、R₆为偏置电阻，R₃、R₄为功率管电流反馈电阻。当输出为正半周时，Q₄、Q₂发射结电压减小，Q₂导通程度减小，Q₄基极电位下降，Q₄发射结电压增大，使Q₄不截止。同样在负半周信号时，由Q₁、Q₃的联动，使Q₃不截止。电源端为+V和-V，输入端为in，输出端为OUT。

图17为图3电路模型的实际应用之一。PNP型三极管Q₁和电阻R₁为偏置单元电路A，NPN型三极管Q₂和电阻R₂为偏置单元电路B，三极管Q₃和Q₄为功率放大管，R₃、R₄为电流反馈电阻。当输出为正半周信号时，Q₄、Q₂发射结电压减小，Q₂导通程度减小，Q₃基极和Q₄基极两端电压增大，Q₄发射结电压增大，使Q₄不截止。同样在负半周信号时，由Q₁、Q₃的联动，使Q₃不截止。电源端为+V和-V，输入端为in，输出端为OUT。

图18为图4电路模型的实际应用之一。PNP型三极管Q₁和电阻R₁为偏置单元电路A，NPN型三极管Q₂和电阻R₂为偏置单元电路B，三极管Q₃和Q₄为功率放大管，三极管Q₅和Q₆为功率推动管，R₅、R₆为偏置电阻，R₃、R₄为功率管电流反馈电阻。当输出为正半周时，Q₂、Q₄发射结电压减小，Q₂导通程度减小，Q₄基极电位下降，Q₄发射结电压增大，使Q₄不截止。同样在负半周信号时，由Q₁、Q₃的联动作用，使Q₃不截止。电源端为+V和-V，输入端为in，输出端为OUT。

Claims

1.功率放大器的偏置电路，其特征在于设有2个偏置单元电路，2个偏置单元电路分别记为偏置单元电路A和偏置单元电路B，

偏置单元电路A为PNP型三极管，偏置单元电路B为NPN型三极管，PNP型三极管发射极接NPN型功率管基极或N型场效应管栅极；NPN型三极管发射极接PNP型功率管基极或P型场效应管栅极；NPN型三极管集电极与PNP型三极管集电极相接，或者NPN型三极管集电极接上拉电阻或作信号输入端，PNP型三极管集电极接下拉电阻或作信号输入端；NPN型三极管基极与PNP型三极管基极接输出端；

或者偏置单元电路A为P型场效应管，偏置单元电路B为N型场效应管，P型场效应管源极接NPN型功率管基极或N型场功率管栅极，N型场效应管源极接PNP型功率管基极或P型场功率管栅极，N型场效应管漏极与P型场效应管漏极相接，或者N型场效应管漏极接上拉电阻或作信号输入端，P型场效应管漏极接下拉电阻或作信号输入端，N型场效应管栅极与P型场效应管栅极接输出端；

或者偏置单元电路A为负压输出的三端并联稳压集成电路，偏置单元电路B为正压输出的三端并联稳压集成电路，负压输出的三端并联稳压集成电路接地端接NPN型功率管基极或N型场效应管栅极，正压输出的三端并联稳压集成电路接地端接PNP型功率管基极或P型场效应管栅极，负压输出的三端并联稳压集成电路输入端与正压输出的三端并联稳压集成电路输入端相接，负压输出的三端并联稳压集成电路的反馈端与正压输出的三端并联稳压集成电路的反馈端接输出端。

2.如权利要求1所述的功率放大器的偏置电路，其特征在于在功率放大器输出端与NPN型三极管基极之间设功率管发射极电流反馈电阻，在功率放大器输出端与PNP型三极管基极之间设功率管发射极电流反馈电阻，两反馈电阻连接点为输出端。

3.如权利要求1所述的功率放大器的偏置电路，其特征在于在功率放大器输出端与N型场效应管栅极之间设场功率管源极电流反馈电阻，在功率放大器输出端与P型场功率管栅极之间设场效应管源极电流反馈电阻，两反馈电阻连接点为输出端。

4.如权利要求1所述的功率放大器的偏置电路，其特征在于在功率放大器输出端与负压输出的三端并联稳压集成电路的反馈端之间设电流反馈电阻，在功率放大器输出端与正压输出的三端并联稳压集成电路的反馈端之间设电流反馈电阻，两反馈电阻连接点为输出端。

5.如权利要求1所述的功率放大器的偏置电路，其特征在于所述的PNP型三极管选自单个PNP型三极管或复合PNP型三极管。

6.如权利要求1所述的功率放大器的偏置电路，其特征在于所述的NPN型三极管选自单个NPN型三极管或复合NPN型三极管。