CN203423795U - 一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，包括检测电路、放大电路和可调恒流源电路，所述检测电路由二极管和三极管组成，所述二极管与所述三极管的基极连接，所述检测电路由所述二极管产生基准电压，比较检测电路组成；所述放大电路用于放大电流信号；可调恒流源电路用于产生可调恒流电流；其中，所述检测电路与所述放大电路连接，所述放大电路与所述可调恒流源电路连接。本附加电路为基准电压产生，比较检测，电流经放大进入可调恒流源电路产生可调恒流电流从而控制音频放大器使其输出級工作电流保持稳定，取消了放大电路的射极输出，实现了集电极输出，消除了扬声器反动势电压对晶体管音频放大器输出级的干扰。

Description

一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路

技术领域

本实用新型涉及音频放大器的放大电路领域，尤其是一种应用于取消射极输出级的音频放大器电路上的附加电路。

背景技术

目前，市场上所有的音响系统都采用电动式的扬声器进行声音的播放。根据愣次定律，电动式扬声器的电感线圈会产生反电动势电压，目前的晶体管音频放大器功率输出级都采用共集电极的发射极输出方式为主流，输出端与扬声器连接，当功率输出级在基极输入音频信号，同时，发射极也被输入了扬声器的反电动势电压，这个反电动势电压对射极输出级工作状态会造成一定的干扰。

而从晶体管放大电路三个组态：共发射极电路、共基极电路和共集电极电路得知晶体管集电极只有输出功能，没有输入功能。因此，为了消除扬声器反动势电压对晶体管音频放大器输出级的干扰，可以采用取消晶体管音频放大器的射极输出级，直接在前极电压放大电路集电极输出。

采用场效应晶体管或采用达林顿电路，可以实现直接在前级电压放大电路集电极输出。

具体地，目前的晶体管音频放大器，输出级如附图1所示，输出级T12和T13为共集电极电路的射极输出方式，发射极连接输出，输出端连接扬声器。

T9构成一个恒压源，为射极输出级T12和T13提供一个公共偏置电压Vb。

取消了射极输出级的晶体管音频放大器输出级则有附图2电路，其输出级T10和T11采用集电极相连接输出，输出连接扬声器。

参见附图2，T10和T11偏置电压被分割成各自独立、电压相等的两个偏置电压Vb+和Vb-,附图1射极输出方式T9恒压源公共偏置方式无法在取消了射极输出的放大电路中使用。

Vb+和Vb-偏置电压分别由前级放大电路T7和T8集电极负载电阻RC+和RC-电压降产生。

由此可见，电源电压的波动，环境温度的改变，都会对T7和T8集电极负载电阻Rc+和Rc-电压降产生的T10和T11的偏置电压Vb+和Vb-有影响，造成T10和T11工作状态不稳定。

所以保持Vb+和Vb-偏置电压稳定是取消射极输出级，釆用集电极输出的晶体管音频放大器电路的关键。

因此，亟待提供一种方案来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述的缺陷，提供一种能够应用到晶体管音频放大电路上，取消晶体管音频放大电路射极输出级实现从晶体管音频放大电路集电极输出，并保持输出级稳定的附加电路。

本技术方案的实现方式是：一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，包括检测电路、放大电路和可调恒流源电路，所述检测电路包括二极管和三极管组成，所述二极管与所述三极管的基极连接，

所述检测电路由所述二极管产生基准电压，用于与三极管发射极电压的电压差进行比较检测；

所述放大电路用于放大电流信号；

所述可调恒流源电路用于产生可调恒流电流；

所述检测电路与所述放大电路连接，所述放大电路与所述可调恒流源电路连接。

具体地，所述检测电路包括一个二极管和一个检测三极管，所述二极管与所述检测三极管的基极连接，所述检测三极管的集电极与所述放大电路连接。

具体地，所述检测电路也可以包括一对相对的第一二极管和第二二极管、一组对称的检测PNP三极管和检测NPN三极管,所述第一二极管的负极与所述检测PNP三极管的基极连接，第二二极管的正极与所述检测NPN三极管的基极连接，所述检测PNP三极管和检测NPN三极管的集电极与所述放大电路连接。

进一步地，所述放大电路包括一个放大三极管；所述可调恒流源电路由一个恒流源PNP三极管和一个恒流源NPN三极管组成，所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管的基极分别与两组等值的分压器连接；所述检测三极管的集电极与所述放大三极管的基极连接，所述放大三极管的发射极通过光电耦合器分别与所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管基极的分压器串联连接。

进一步地，所述放大电路也可以包括一组对称的放大NPN三极管和放大PNP三极管，所述可调恒流源电路由一组对称的恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管组成，所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管基极分别与两组等值的分压器连接；所述检测PNP三极管的集电极与所述放大NPN三极管的基级连接，所述检测NPN三极管的集电极与所述放大PNP三极管的基级连接，所述放大NPN三极管和放大PNP三极管的发射极通过光电耦合器分别与所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管基极的分压器串联连接。

具体地，分压器为电阻组成的分压器。

进一步地，所述放大电路还可以包括一组对称的放大NPN三极管和放大PNP三极管，所述可调恒流源电路由一组对称的恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管组成；所述的检测PNP三极管的集电极与所述放大NPN三极管的基级连接，所述检测NPN三极管的集电极与所述放大PNP三极管的基级连接，所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管的发射极和基极两端分别并联有阻值相等的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻分别与所述放大NPN三极管和放大PNP三极管串联，且所述第一电阻和第二电阻分别连接在所述放大NPN三极管和放大PNP三极管的集电极上。

具体地，所述放大NPN三极管和放大PNP三极管之间串联有串联电阻，所述第一电阻、放大NPN三极管、串联电阻、放大PNP三极管和第二电阻依次串联连接。

本实用新型的优点是：附加电路提供基准电压，比较检测，电流放大进入可调恒流源电路产生可调恒流电流从而控制音频放大电路输出级工作电流保持稳定，取消了放大电路的射极输出，实现了集电极输出，消除了扬声器反动势电压对晶体管音频放大器输出级的干扰。

附图说明

图1是现有技术的音频放大器的射极输出放大电路图。

图2是现有技术的音频放大器的集电极输出放大电路图。

图3是本实用新型一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路的电路原理框图。

图4是本实用新型一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路的实施例1电路原理框图。

图5是本实用新型一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路的实施例1电路原理图。

图6是本实用新型一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路的实施例2电路原理框图。

图7是本实用新型一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路的实施例2电路原理图。

图8是本实用新型一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路的实施例3电路原理框图。

图9是本实用新型一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路的实施例3电路原理图。

图10是与本实用新型一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路相配合的应用电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施案例加以说明：

如图3所示，一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，包括检测电路、放大电路和可调恒流源电路，所述检测电路包括二极管和三极管，所述二极管与所述三极管的基极连接。所述检测电路由所述二极管产生基准电压，用于与三极管发射极电压的电压差进行比较检测，所述二极管采用开关型二极管。

所述放大电路用于放大电流信号，检测电路中的二极管正向伏安特性电压与所述检测电路中的三极管发射极电压的电压比较检测，所述二极管正向伏安特性电压高于三极管发射极电压，则检测电路三极管导通，放大电路产生电流。

所述可调恒流源电路用于产生可调恒流电流，所述可调恒流电流作用于外加的音频器放大电路，用以保证外加的音频放大电路集电极输出级电流的稳定。

其中，所述检测电路与所述放大电路端连接，所述放大电路与所述可调恒流源电路连接。

实施例1

如图4和图5所示，所述检测电路包括一对二极管D1、D2及一组对称的检测PNP三极管T1和检测NPN三极管T2，所述二极管D1的负极与所述PNP三极管T1的基极连接，所述二极管D2的正极与NPN三极管T2的基极相连。

所述放大电路则包括一对具有放大电流功能的放大NPN三极管T3和放大PNP三极管T4，另外所述放大电路中的放大三极管T3、T4的发射极之间串联电阻R3、R4，所述R7、T3、R3、R4、T4和R8依次串联连接，同时R7、R8的电阻阻值相等。

所述可调恒流源电路由一组对称的恒流源PNP三极管T5和恒流源NPN三极管T6组成。

所述检测PNP三极管T1的集电极与所述放大NPN三极管T3的基级连接，所述检测NPN三极管T2的集电极与所述放大PNP三极管T4的基级连接，所述恒流源PNP三极管T5和恒流源NPN三极管T6的发射极和基极两端分别与阻值相等的电阻R7和R8并联。

这样，由D1和D2所产生的基准电压VF+和VF-分别接在T1和T2基极与T1和T2发射极电压Ve+和Ve-比较检测，利用开二极管正向伏安特性电压VF与三极管基极和发射极结电压Vbe电压差实现比较检测，即：VF-Vbe=Ve。

放大三极管T3和T4电流倒相放大，T3和T4集电极负载电阻R7和R8分别产生可调恒流源参考电压Vc+和Vc-，R7和R8阻值相等，得到可调恒流源参考电压Vc+和Vc-相等，参考电压Vc+和Vc-分别驱动可调恒流源T5和T6，得到所述可调恒流源T5和T6电流相等。

图5电路可与图10电路的搭配应用，具体应用可类比并参照实施例3的详细说明。

实施例2

如图6和图7所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述检测电路包括一个二极管D和一个用于检测的检测三极管T1，所述二极管D与所述检测三极管T1的基极连接；所述放大电路包括一个放大三极管T3，所述可调恒流源电路由一组对称的恒流源PNP三极管T5和恒流源NPN三极管T6组成，所述恒流源PNP三极管T5和恒流源NPN三极管T6的基极分别与两组等值的分压器R7和R8连接。

所述放大电路通过一个光电耦合器OC与所述可调恒流源电路连接。

各电路的具体连接关系是：所述检测三极管T1的集电极与所述放大三极管T3的基极连接，所述放大三极管T3的发射极通过R3及光电耦合器OC分别与所述恒流源PNP三极管T5和恒流源NPN三极管T6基极的分压器R5，R7和R6，R8串联连接。

如图7所示，所述二极管D接在三极管T1的基极。二极管D产生的基准电压VF与三极管T1发射极电压Ve+比较检测,T3电流放大，驱动光电耦合器OC发光源，光电耦合器OC输出端分别与分压器R5，R7以及分压器R6，R8串联，建立可调恒流源参考电压Vc+和Vc-，驱动T5和T6可调恒流源。

图7电路可与图10电路的搭配应用，具体应用可类比并参照实施例3的详细说明。

实施例3

如图8和图9所示，本实施例是实施例1和实施例2的结合和扩展，其中所述检测电路采用一对二极管D1、D2及一组对称的检测PNP三极管T1和检测NPN三极管T2,所述二极管D1的负极与所述检测PNP三极管T1的基极连接，二极管D2的正极与所述检测NPN三极管T2的基极相连，

对应地，所述放大电路包括一个放大NPN三极管T3和一个放大PNP三极管T4，所述可调恒流源由一个恒流源PNP三极管T5和一个恒流源NPN三极管T6组成，所述恒流源PNP三极管T5和恒流源NPN三极管T6的基极分别与两组等值的分压器R7、R5和R6、R8连接。

连接关系为：所述检测PNP三极管T1的集电极与所述放大NPN三极管T3的基级连接，所述检测NPN三极管T2的集电极与所述放大PNP三极管T4的基极连接，所述放大NPN三极管T2和放大PNP三极管T4的发射极通过R3和R4.光电耦合器OC分别与所述恒流源PNP三极管T5和恒流源NPN三极管T6的基极的分压器R7、R5和R6、R8串联连接

由于光电耦合器电—光—电的转换特性，可以使比较检测电流放大电路与可调恒流源有产生良好的电气隔离，

具体地，D1所产生的基准电压VF+接在T1基极与T1发射极电压Ve+比较检测，D2所产生的基准电压VF-接在T2基极与T2发射极电压Ve-比较检测；T3和T4为一组对称且极性相反的放大电路，所述放大电路驱动一个光耦合器OC发光源，光耦合器OC输出端分别与分压器R5，R7分压器以及R6，R8串联，得到可调恒流源参考电压Vc+和Vc-，所述可调恒流源参考电压Vc+和Vc-驱动可调恒流源T5和T6。

T1和T2组成比较检测电路，是利用开关型硅二极管正向伏安特性VF与三极管基极和发射极结电压Vbe电压差实现比较检测，也就是：VF-Vbe=Ve。

根据手册以及实验论证得知，大多数硅二极管正向伏安特性电压VF都高于小功率硅三极管的Vbe电压。

以图8和图9为例.本实用新型的具体工作过程如下:

当Ve+和Ve-电压为0时，T1和T2导通，T3和T4导通，电流通过限流电阻R3和R4，驱动光电耦合器OC发光源，光电耦合器OC输出端内阻减少，分压器R5,R7以及分压器R6，R8产生电流，建立可调恒流源参考电压Vc+和Vc-，可调恒流源T5和T6启动，电路启动。

当Ve+和Ve-电压上升时，则T1和T2电流减少T3和T4电流电流减少，光电耦合器输出端内阻增大，可调恒流源Vc+和Vc-参考电压下降，可调恒流源T5和T6电流减少。

当Ve+和Ve-电压与T1和T2基极和发射极结电压Vbe的电压和低于D1和D2正向伏安特性电压VF+和VF-时，则T1和T2电流上升，可调恒流源T5和T6电流上升。

当Ve+和Ve-电压与T1和T2基极和发射极结电压Vbe的电压和高于D1和D2正向伏安特性电压VF+和VF-时，则T1和T2电流减少。可调恒流源T5和T6电流减少。

所有的附图电路不同点的电流方向与附图中三极管发射极箭头表示方向保持一致。

下面详细说明附图9电路应用于附图10电路的具体情况。

附图9应用到一个取消了射极输出级的全对称互补差分放大电路附图10电路上，其中，图10电路中的Ve+和Ve-分别与图9电路的Ve+和Ve-对应连接；图10电路中的Ie+和Ie-分别与图9电路的Ie+和Ie-对应连接；图10电路中的B+、B-、b+、b-分别与图9电路的B+、B-、b+、b-对应连接。

图9电路与图10电路配合的工作过程如下：

过程（1）：在图10电路中，功率放大极T10和T11电流上升，则反映到T10和T11发射极反馈电阻Re+和Re-电压降上升，反映到Ve+和Ve-电压上升，对应附图9电路中的Ve+和Ve-电压上升，然后进入过程（2）。

过程（2）：如前所述，在图9电路中，Ve+和Ve-电压上升，当Ve+和Ve-电压与T1和T2基极和发射极结电压Vbe的和高于D1和D2正向伏安特性电压VF+和VF-时，T1和T2电流减少，T3和T4电流减少，可调恒流源T5和T6电流减少，则对应有图10电路差分放大电路T7a和T8a电流减少，T7a和T8a集电极负载电阻Rc+和Rc-电压降下降，功率放大级偏置电压Vb+和Vb-电压下降，功率放大级T10和T11工作电流减少，Ve+和Ve-电压下降，而图10中Ve+和Ve-电压下降，则对应附图9电路中的Ve+和Ve-电压相应下降。

过程（3）：在图9电路，当Ve+和Ve-电压下降，Ve+和Ve-电压与T1和T2基极和发射极结电压Vbe的和低于D1和D2正向伏安特性电压VF+和VF-时，T1和T2电流上升，T3和T4电流上升，可调恒流源T5和T6电流上升，则有图10电路差分放大电路T7a和T8a电流上升，T7a和T8a集电极负载电阻RC+和RC-电压降上升，T10和T11偏置电压Vb+和Vb-电压上升，功率放大极T10和T11电流上升，Ve+和Ve-电压上升，而图10中Ve+和Ve-电压上升，则对应附图9电路中的Ve+和Ve-电压相应有上升。

而附图9中Ve+和Ve-电压上升，则又跳到过程（2），然后会在过程（2）以及过程（3）中反复进行，最后稳定在图10中的T10和T11工作电流设计值的最大值，图10中的T10和T11偏置电压Vb+和Vb-保持稳定。

因为前置放大电路功率放大电路电气原理上与晶体管音频放大器电路相同，因此本实用新型可以扩展应用到前置放大电路中。

本实用新型的检测电路提供基准电压.比较检测，电流放大进入可调恒流源电路产生可调恒流电流从而控制放大电路输出级工作电流保持稳定，取消射极输出实现了放大器集电极输出的稳定，消除了扬声器反动势电压对晶体管音频放大器输出级的干扰，具有很大的市场前景。

另外，本实用新型应用到非对称电路上时，只需将本附加电路的可调恒流源电路的其中一个恒流源接入到非对称音频放大电路应用电路中，同样可以达到对非对称音频放大电路实现集电极的稳定输出，消除了扬声器反动势电压对晶体管音频放大器输出级的干扰。

以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，包括检测电路、放大电路和可调恒流源电路，其特征在于，所述检测电路包括二极管和三极管，所述二极管与所述三极管的基极连接， 

所述检测电路由所述二极管产生基准电压，用于与三极管发射极电压的电压差进行比较检测； 

所述放大电路用于放大电流信号； 

所述可调恒流源电路用于产生可调恒流电流； 

所述检测电路与所述放大电路连接，所述放大电路与所述可调恒流源电路连接。 

2.如权利要求1所述的一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，其特征在于，所述检测电路包括一个二极管和一个检测三极管，所述二极管与所述检测三极管的基极连接，所述检测三极管的集电极与所述放大电路连接。 

3.如权利要求1所述的一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，其特征在于，所述检测电路包括一对相对的第一二极管和第二二极管及一组对称的检测PNP三极管和检测NPN三极管,所述第一二极管的负极与所述检测PNP三极管的基极连接，所述第二二极管的正极与所述检测NPN三极管的基极连接，所述检测PNP三极管和检测NPN三极管的集电极与所述放大电路连接。 

4.如权利要求2所述的一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，其特征在于，所述放大电路包括一个放大三极管；所述可调恒流源电路由一个恒流源PNP三极管和一个恒流源NPN三极管组成，所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管的基极分别与两组等值的分压器连接；所述检测三极管的集电极与所述放大三极管的基极连接，所述放大三极管的发射极通过光电耦合器分别与所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管基极的分压器串联连接。 

5.如权利要求3所述的一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，其特征在于，所述放大电路包括一组对称的放大NPN三极管和放大PNP三极管，所述可调恒流源电路由一组对称的恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管组成，所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管基极分别与两组等值的分压器连接；所述检测PNP三极管的集电极与所述放大NPN三极管的基级连接，所述检测NPN三极管的集电极与所述放大PNP三极管的基级连接，所述放大NPN三极管和放大PNP三极管的发射极通过光电耦合器分别与所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管基极的分压器串联连接。 

6.如权利要求4或5所述的一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，其特征在于，分压器为电阻组成的分压器。 

7.如权利要求3所述的一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，其特征在于，所述放大电路包括一组对称的放大NPN三极管和放大PNP三极管，所述可调恒流源电路由一组对称的恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管组成；所述的检测PNP三极管的集电极与所述放大NPN三极管的基级连接，所述检测NPN三极管的集电极与所述放大PNP三极管的基级连接，所述恒流源PNP三极管和恒流源NPN三极管的发射极和基极两端分别并联有阻值相等的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻分别与所述放大NPN三极管和放大PNP三极管串联，且所述第一电阻和第二电阻分别连接在所述放大NPN三极管和放大PNP三极管的集电极上。 

8.如权利要求7所述的一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，其特征在于，所述放大NPN三极管和放大PNP三极管之间串联有串联电阻，所述第一电阻、放大NPN三极管、串联电阻、放大PNP三极管和第二电阻依次串联连接。 

9.如权利要求1所述的一种应用于取消射极输出级的音频放大器附加电路，其特征在于，所述检测电路的二极管釆用开关型二极管。 

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