CN205622601U - 一种叠加超音频信号消除交越失真的功放电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叠加超音频信号消除交越失真的功放电路，其包括三极管VT1~VT8、电阻R1~R11、电容C1~C7、电感L1、二极管D1~D2；其有益效果是：超音频信号避免了推挽功放两个三极管交替导通时出现的交越失真问题，不影响传统音频功率放大器对音质的要求；本实用新型省去了传统AB类功放中为了保持微导通状态而采用的直流偏置，从而提高了整机效率，降低了功耗；由于本实用新型提供的方法降低了直流功耗，从而在大功率放大情况下也降低了推挽功放两个三极管的温度，提高了大功率功放的稳定性和使用寿命；本实用新型具有较高的实用性，并具有一定的经济效益和社会效益。

Description

一种叠加超音频信号消除交越失真的功放电路

技术领域

本实用新型属于音频功率放大技术领域，涉及一种叠加超音频信号消除交越失真的功放电路。

背景技术

在音频放大器中，广泛采用图4所示的B类功率放大电路，它的两个管子轮流工作在输入信号的正负半周。正如大家所知，这种电路存在着交越失真的问题。为得到较小的失真和较高的效率，一般采用图5所示的具有静态偏置的AB类功放电路。

交越失真是由于晶体管在小电流时的非线性特性而引起的在输出波形正负交叉处的失真。具有静态功放电路偏置有三个明显的缺点：第一，必须精心设计合适的偏置。如果偏置不足，不能完全消除交越失真，使输出电压波形在正负半周交越区域不能连续过度，如果偏置太大，会增加管子的损耗。第二，静态偏置本身不是一个固定的量，而是一个变量，它会受温度等因素的影响使原来设计较为合适的偏置变为不合适。例如当晶体管温升增加时，使静态电流增加，而静态电流的增加又进一步增加管子的温度，最后可能导致晶体管烧毁。为了保护功放电路的晶体管，增加设温度补偿原件和散热装置，使电路变得复杂。

作为功放机，输出效率的高低直接影响到电源和功放级的散热器体积。AB类功放机在小信号时容易出现交越失真，功率大时也容易发热。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能消除交越失真现象并降低功耗的叠加超音频信号消除交越失真的功放电路。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种叠加超音频信号消除交越失真的功放电路，其包括三极管VT1~VT8、电阻R1~R11、电容C1~C7、电感L1、二极管D1~D2、端点A和端点B；

音频信号经所述电感L1接所述三极管VT1的发射极；所述三极管VT1的发射极经所述电阻R1接地；所述三极管VT1的基极经所述电阻R11接所述三极管VT7的发射极；

所述三极管VT1的集电极和三极管VT6的基极分别接所述端点A；所述三极管VT2的集电极和三极管VT5的基极分别接所述端点B；

所述端点B接所述二极管D1的正极；所述端点A接所述二极管D1的负极；

所述三极管VT7的基极接所述三极管VT5的发射极；所述三极管VT8的基极接所述三极管VT6的发射极；

所述电阻R8接在所述三极管VT5的发射极与所述三极管VT6的发射极之间；

所述三极管VT7的发射极接三极管VT8的发射极；

所述电容C6与电容C7串联后接在+27V直流电源与地之间；

所述三极管VT7的发射极经所述电容C5接音响LS的一端；所述电容C6与电容C7的节点接音响LS的另一端；

所述电阻R9与电阻R10串联后接在所述三极管VT8的基极与地之间；所述电阻R9与电阻R10的节点接所述三极管VT1的基极；

所述电容C4接在所述三极管VT1的基极与集电极之间；

所述三极管VT6的集电极接地；所述三极管VT8的集电极接地；所述三极管VT5的集电极接+27V直流电源；所述三极管VT7的集电极接+27V直流电源；

所述电阻R2接所述三极管VT2的发射极与+27V直流电源之间；

所述三极管VT2的基极接所述三极管VT3的发射极；

所述三极管VT3的集电极接+27V直流电源；所述三极管VT3的发射极经所述电阻R6接地；

所述三极管VT4的发射极接+27V直流电源；所述三极管VT4的集电极经所述电阻R7接地；所述三极管VT4的基极依次经所述电阻R3、二极管D2接所述三极管VT2的基极；

所述电容C3接在所述三极管VT4的集电极与基极之间；

所述电阻R4与R5串联后接在所述三极管VT3的基极与三极管VT4的集电极之间；所述电容C1接在所述三极管VT3的基极与+27V直流电源之间；所述电容C2接在所述电阻R4与R5的节点和+27V直流电源之间。

本实用新型的有益效果是：超音频信号避免了推挽功放两个三极管交替导通时出现的交越失真问题；当超音频信号完成了冲过交越失真区域的作用后不会在后面的音响LS中播放出来，因此不会影响到传统音频功率放大器对音质的要求；由于超音频信号的作用，使得推挽功放两个三极管能够顺利地交替导通从而省去了传统AB类功放中为了保持微导通状态而采用的直流偏置，从而提高了整机效率，降低了功耗；由于本实用新型提供的方法降低了直流功耗，从而在大功率放大情况下也降低了推挽功放两个三极管的温度，提高了大功率功放的稳定性和使用寿命；本实用新型具有较高的实用性，并具有一定的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型电路原理图。

图2为1kHz输入音频与A点波形的对比图。

图3为输出音频与输入音频的波形对比图。

图4为B类功率放大电路。

图5为具有静态偏置的AB类功放电路。

具体实施方式

由图1-5所示的实施例可知，它包括三极管VT1~VT8、电阻R1~R11、电容C1~C7、电感L1、二极管D1~D2、端点A和端点B；

音频信号经所述电感L1接所述三极管VT1的发射极；所述三极管VT1的发射极经所述电阻R1接地；所述三极管VT1的基极经所述电阻R11接所述三极管VT7的发射极；

所述三极管VT1的集电极和三极管VT6的基极分别接所述端点A；所述三极管VT2的集电极和三极管VT5的基极分别接所述端点B；

所述端点B接所述二极管D1的正极；所述端点A接所述二极管D1的负极；

所述三极管VT7的基极接所述三极管VT5的发射极；所述三极管VT8的基极接所述三极管VT6的发射极；

所述电阻R8接在所述三极管VT5的发射极与所述三极管VT6的发射极之间；

所述三极管VT7的发射极接三极管VT8的发射极；

所述电容C6与电容C7串联后接在+27V直流电源与地之间；

所述三极管VT7的发射极经所述电容C5接音响LS的一端；所述电容C6与电容C7的节点接音响LS的另一端；

所述电阻R9与电阻R10串联后接在所述三极管VT8的基极与地之间；所述电阻R9与电阻R10的节点接所述三极管VT1的基极；

所述电容C4接在所述三极管VT1的基极与集电极之间；

所述三极管VT6的集电极接地；所述三极管VT8的集电极接地；所述三极管VT5的集电极接+27V直流电源；所述三极管VT7的集电极接+27V直流电源；

所述三极管VT2的发射极接+27V直流电源；所述三极管VT2的基极接所述三极管VT3的发射极；

所述三极管VT3的集电极接+27V直流电源；所述三极管VT3的发射极经所述电阻R6接地；

所述三极管VT4的发射极接+27V直流电源；所述三极管VT4的集电极经所述电阻R7接地；所述三极管VT4的基极依次经所述电阻R3、二极管D2接所述三极管VT2的基极；

所述电容C3接在所述三极管VT4的集电极与基极之间；

所述电阻R4与R5串联后接在所述三极管VT3的基极与三极管VT4的集电极之间；所述电容C1接在所述三极管VT3的基极与+27V直流电源之间；所述电容C2接在所述电阻R4与R5的节点和+27V直流电源之间。

所述三极管VT1的型号9014；所述三极管VT2的型号9014；所述三极管VT3的型号9014；所述三极管VT4的型号9015；所述三极管VT5的型号9014；所述三极管VT6的型号9015；所述三极管VT7的型号9014；所述三极管VT8的型号9015。

本实用新型采用叠加超音频信号消除AB类功放电路中的交越失真，并解决功率大时容易发热的问题。

传统AB类音频功率放大器的偏置电阻将带来直流功耗的问题。为了保证传统AB类功率放大器中两个推挽三极管能够交替导通，在交替导通瞬间，两个管子都要维持微导通状态从而不产生交越失真，需要提供直流偏置电阻，这样就带来了直流功耗的问题。

如果去除了AB类音频功率放大的直流偏置，那么就称为B类功放，则一定会产生交越失真的问题，这将使得对音频信号的放大产生严重的失真，音质受损。

传统AB类音频功放发热的问题。由于有偏置电阻的存在，通过推挽三极管的直流电流不可能为零，当功率较大时，随着电流的增加，三极管的温度降升高，严重影响到功率放大器的稳定性和寿命。

本实用新型将传统功率放大器的直流偏置去掉；采用震荡电路产生超音频信号（20-40kHz）；在输入的音频信号中叠加这个超音频信号。电路采用差动双端输入方式，因此本身有较好的抑制工模噪声及失真的能力。

由三极管TV1构成的共基极电路为反馈放大级，是一个性能高、简洁的电流反馈放大器，整个电流反馈放大器的开环增益取决于R9、R10和R11的阻值大小。其作用为了让功放进入深度负反馈。

RC移相网络与三极管TV3组成RC移相式震荡电路，是超音频震荡电路的重要部分。其中，C1、C2、C3和R3、R4 、R5构成RC移相网络，并移相180°； 三极管VT3发射极输出，其高阻输入能够与RC移相网络很好匹配。三极管VT4反相放大震荡信号且并反馈给移相网络；二极管D2给三极管VT3提供一个合适偏置状态；三极管VT3、三极管VT4电路有强烈直流负反馈，使得电路增益稳定、波形失真小。三极管VT2对震荡信号二次放大并反向输出20KHZ的超音频号。

三极管VT5、三极管VT6、三极管VT7、三极管VT8构成了典型的复合互补推挽式输出级。其中三极管TV5和三极管TV7组成一个复合管，等效成一只NPN型三极管；三极管TV6和三极管TV8等效为一只PNP型三极管。二极管D1为输出级偏置电路。

电容C6为电源滤波电容。电容C7为音频滤波电容。电源滤波电容用于滤除电源中的交流成分干扰；音频滤波电容滤除超音频放大信号，避免反馈到前端可能发生的自激。

音频信号通过L1进入反馈放大级。L1的作用是抑制输入音频信号的高频干扰，防止对功放电路内部的超音频信号产生干扰。

音频信号经过反馈放大级，图3中A点信号相位与输入的音频信号相位同相。由于D1导通后内阻小，Ａ点与B点加在VT5和VT6的基极上的信号可以认为大小和相位相同。而且在此处叠加由超音频震荡电路产生的30kHz超音频信号。波形如图2所示。

此时，输入的音频信号由于叠加超音频信号和负反馈的作用使其静态工作点会向上偏移。这样会使输出级的两组互补的达林顿管在正弦波整个周期内均导通，故而消除交越失真。输出音频信号与输入音频信号的静态工作点相同，在输出端串电容C5。波形如图3所示。

三极管VT1集电极输出正半周信号期间，三极管VT5和三极管VT7导通、放大，三极管VT6和三极管VT8处于截止状态；三极管VT1集电极输出负半周信号期间，三极管VT6和三极管VT8导通、放大，三极管VT5和三极管VT7截止。

两只复合管输出的信号输出并经过R11反馈到输入级，输入级对反馈信号进行放大后到达A点，再次叠加超音频信号进行音频放大。负反馈的作用是令音频信号的静态工作点稳定，避免由于外界因素的影响而让晶体管容易发热。

实验证明，对功放电路采用本实用新型电路，只要适当选择参数，可以完全消除交越失真。而且当输入音频信号频率较高时，仍然可以有效的消除交越失真。本实用新型不仅消除了功放电路中的交越失真，而且使晶体管受外界影响而容易发热的问题得到了改善。

以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施例的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种叠加超音频信号消除交越失真的功放电路，其特征在于：包括三极管VT1~VT8、电阻R1~R11、电容C1~C7、电感L1、二极管D1~D2、端点A和端点B；

音频信号经所述电感L1接所述三极管VT1的发射极；所述三极管VT1的发射极经所述电阻R1接地；所述三极管VT1的基极经所述电阻R11接所述三极管VT7的发射极；

所述三极管VT1的集电极和三极管VT6的基极分别接所述端点A；所述三极管VT2的集电极和三极管VT5的基极分别接所述端点B；

所述端点B接所述二极管D1的正极；所述端点A接所述二极管D1的负极；

所述三极管VT7的基极接所述三极管VT5的发射极；所述三极管VT8的基极接所述三极管VT6的发射极；

所述电阻R8接在所述三极管VT5的发射极与所述三极管VT6的发射极之间；

所述三极管VT7的发射极接三极管VT8的发射极；

所述电容C6与电容C7串联后接在+27V直流电源与地之间；

所述三极管VT7的发射极经所述电容C5接音响LS的一端；所述电容C6与电容C7的节点接音响LS的另一端；

所述电阻R9与电阻R10串联后接在所述三极管VT8的基极与地之间；所述电阻R9与电阻R10的节点接所述三极管VT1的基极；

所述电容C4接在所述三极管VT1的基极与集电极之间；

所述三极管VT6的集电极接地；所述三极管VT8的集电极接地；所述三极管VT5的集电极接+27V直流电源；所述三极管VT7的集电极接+27V直流电源；

所述电阻R2接在所述三极管VT2的发射极与+27V直流电源之间；

所述三极管VT2的基极接所述三极管VT3的发射极；

所述三极管VT3的集电极接+27V直流电源；所述三极管VT3的发射极经所述电阻R6接地；

所述三极管VT4的发射极接+27V直流电源；所述三极管VT4的集电极经所述电阻R7接地；所述三极管VT4的基极依次经所述电阻R3、二极管D2接所述三极管VT2的基极；

所述电容C3接在所述三极管VT4的集电极与基极之间；

所述电阻R4与R5串联后接在所述三极管VT3的基极与三极管VT4的集电极之间；所述电容C1接在所述三极管VT3的基极与+27V直流电源之间；所述电容C2接在所述电阻R4与R5的节点和+27V直流电源之间。

2.根据权利要求1所述的一种叠加超音频信号消除交越失真的功放电路，其特征在于：所述三极管VT1~ VT3、三极管VT5、三极管VT7的型号均为9014；所述三极管VT4的型号9015、三极管VT6、三极管VT8的型号均为9015。