CN217183261U - 一种稳定的高性能放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种稳定的高性能放大器，包括电流反馈放大电路、二阶反馈电路以及前馈补偿电路，电流反馈放大电路包括第一缓冲器和第二缓冲器，二阶反馈电路用于提高电路的开环增益且降低失真，二阶反馈电路包括运算放大器，运算放大器的正相输入端外接有A点输入端，运算放大器的输出端通过第一补偿网络与第一缓冲器的输入端相连，前馈补偿电路用于提高高频信号的稳定性以使其直接输入到第二缓冲器的输入端，第二缓冲器的输出端外接有B点输出端，且第二缓冲器的输出端通过负载接地。本实用新型能够提高整个网络的开环增益且降低失真，提升电路的稳定性。

Description

一种稳定的高性能放大器

技术领域

本实用新型涉及放大器技术领域，具体涉及一种稳定的高性能放大器。

背景技术

运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。其可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中，随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在，运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。

在设计放大器电路的过程中，为了获得更低的失真或更高的性能，通常需要设计较大的环路增益，但是这会带来电路工作不稳定的问题，因此兼顾稳定性、低失真、高性能，成为放大器设计的难点。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种稳定的高性能放大器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种稳定的高性能放大器，包括电流反馈放大电路、二阶反馈电路以及前馈补偿电路，所述电流反馈放大电路包括第一缓冲器和第二缓冲器，所述二阶反馈电路用于提高电路的开环增益且降低失真，所述二阶反馈电路包括运算放大器，所述运算放大器的正相输入端外接有A点输入端，所述运算放大器的输出端通过第一补偿网络与所述第一缓冲器的输入端相连，所述前馈补偿电路用于提高高频信号的稳定性以使其直接输入到第二缓冲器的输入端，所述第二缓冲器的输出端外接有B点输出端，且所述第二缓冲器的输出端通过负载接地。

在本实用新型中，优选地，所述电流反馈放大电路还包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管的发射极、所述第二晶体管的发射极分别通过第七电阻、第八电阻外接正极电源VCC端子，所述第一晶体管的集电极与所述第一缓冲器相连，所述第一晶体管的基极与所述第二晶体管的基极相连，且所述第一晶体管的基极与其集电极相连所述第二晶体管的集电极与所述第二缓冲器的输入端相连，所述第三晶体管的发射极和所述第四晶体管的发射极分别通过第九电阻、第十电阻外接负极电源 VEE端子，所述第三晶体管的集电极与所述第一缓冲器相连，所述第三晶体管的基极与所述第四晶体管的基极相连，且所述第三晶体管的基极与其集电极相连，所述第四晶体管的集电极与所述第二缓冲器的输入端相连，所述第二缓冲器的输出端通过第十一电阻与所述第一缓冲器的输出端相连。

在本实用新型中，优选地，所述第一补偿网络包括第三电容、第四电容、第四电阻和第五电阻，所述第四电阻连于所述运算放大器的输出端和所述第一缓冲器的输入端，所述第三电容并联于所述第四电阻两端，所述第四电阻通过与所述第五电阻、第四电容串联接地。

在本实用新型中，优选地，所述前馈补偿电路包括第五电容、第六电容和第六电阻，所述第五电容的一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第五电容的另一端通过串接第六电容与所述第二缓冲器的输入端相连，所述第五电容和所述第六电容之间通过第六电阻接地。

在本实用新型中，优选地，所述第二缓冲器的输入端与所述第二晶体管的集电极相连，第二缓冲器的输入端外接有第二补偿网络，所述第二补偿网络包括第十二电阻和第七电容，所述第十二电阻的一端与第二补偿网络的输入端相连，所述第十二电阻的另一端通过第七电容接地。

在本实用新型中，优选地，所述二阶反馈电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容接于所述运算放大器的反相输入端和其输出端之间，所述第一电阻接于所述运算放大器的反相输入端和所述B点输出端之间，所述运算放大器的输出端通过第二电容、第二电阻与B点输出端相连，所述运算放大器的反相输入端通过第一电容、第三电阻接地。

在本实用新型中，优选地，所述二阶反馈电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容接于所述运算放大器的反相输入端和其输出端之间，所述第一电阻接于所述运算放大器的反相输入端和所述B点输出端之间，所述运算放大器的输出端通过第二电容、第二电阻与B点输出端相连。

在本实用新型中，优选地，所述二阶反馈电路包括第一电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容接于所述运算放大器的反相输入端和其输出端之间，所述第一电阻接于所述运算放大器的反相输入端和所述B点输出端之间，所述运算放大器的反相输入端通过第一电容、第三电阻接地。

在本实用新型中，优选地，所述二阶反馈电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻接于所述运算放大器的反相输入端和所述B点输出端之间，所述第一电容接于所述运算放大器的反相输入端和其输出端之间。

本实用新型具有的优点和积极效果是：通过电流反馈放大电路、二阶反馈电路、前馈补偿电路之间的相互配合，其中二阶反馈电路能够提高整个网络的开环增益且降低失真，第一补偿网络用于提高电路的稳定性，第二补偿网络作为电流反馈放大电路的补偿网络能够提高稳定性能，设计的前馈补偿电路用于提高电路的稳定性。第五电容、第六电容和第六电阻组成的前馈补偿电路能够使得高频信号绕开第一补偿网络以及电流反馈部分，直接输入到第二缓冲器的输入端，有效提高了高频信号的稳定性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种稳定的高性能放大器的实施例一的电路原理图；

图2是本实用新型的一种稳定的高性能放大器的二阶反馈电路的实施例二的电路原理图；

图3是本实用新型的一种稳定的高性能放大器的二阶反馈电路的实施例三的电路原理图；

图4是本实用新型的一种稳定的高性能放大器的二阶反馈电路的实施例四的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一：

如图1所示，本实用新型提供一种稳定的高性能放大器，包括电流反馈放大电路、二阶反馈电路以及前馈补偿电路，电流反馈放大电路包括第一缓冲器B1和第二缓冲器B2，二阶反馈电路用于提高电路的开环增益且降低失真，二阶反馈电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的正相输入端外接有 A点输入端，运算放大器U1的输出端通过第一补偿网络与第一缓冲器B1的输入端相连，前馈补偿电路用于提高高频信号的稳定性以使其直接输入到第二缓冲器B2的输入端，第二缓冲器B2的输出端外接有B点输出端，且第二缓冲器B2的输出端通过负载RL接地。

在本实施例中，进一步地，电流反馈放大电路还包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4，第一晶体管Q1的发射极、第二晶体管Q2的发射极分别通过第七电阻R7、第八电阻R8外接正极电源 VCC端子，第一晶体管Q1的集电极与第一缓冲器B1相连，第一晶体管Q1 的基极与第二晶体管Q2的基极相连，且第一晶体管Q1的基极与其集电极相连第二晶体管Q2的集电极与第二缓冲器B2的输入端相连，第三晶体管Q3 的发射极和第四晶体管Q4的发射极分别通过第九电阻R9、第十电阻R10外接负极电源VEE端子，第三晶体管Q3的集电极与第一缓冲器B1相连，第三晶体管Q3的基极与第四晶体管Q4的基极相连，且第三晶体管Q3的基极与其集电极相连，第四晶体管Q4的集电极与第二缓冲器B2的输入端相连，第二缓冲器B2的输出端通过第十一电阻R11与第一缓冲器B1的输出端相连。根据实际调试情况，第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10 可以省略，第一缓冲器B1和第二缓冲器B2也可以由运算放大器、功率放大器或者同等功能的电路替代。

在本实施例中，进一步地，第一补偿网络包括第三电容C3、第四电容 C4、第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4连于运算放大器U1的输出端和第一缓冲器B1的输入端，第三电容C3并联于第四电阻R4两端，第四电阻R4通过与第五电阻R5、第四电容C4串联接地。通过设置第一补偿网络能够有效提高电路的稳定性，根据实际调试情况在保证电路稳定工作的前提下，第三电容C3、第四电容C4、第四电阻R4、第五电阻R5组成的第一补偿网络可以省略。

在本实施例中，进一步地，前馈补偿电路包括第五电容C5、第六电容 C6和第六电阻R6，第五电容C5的一端与运算放大器U1的输出端相连，第五电容C5的另一端通过串接第六电容C6与第二缓冲器B2的输入端相连，第五电容C5和第六电容C6之间通过第六电阻R6接地。第五电容C5、第六电容C6和第六电阻R6组成的前馈补偿电路，可以将第六电容C6和第六电阻R6进行省略，改成第五电容C5直接连接F、G两点。

在本实施例中，进一步地，第二缓冲器B2的输入端与第二晶体管Q2的集电极相连，第二缓冲器的输入端外接有第二补偿网络，第二补偿网络包括第十二电阻R12和第七电容C7，所述第十二电阻的一端与第二补偿网络的输入端相连，所述第十二电阻的另一端通过第七电容接地。通过设置第二补偿网络，电路的稳定性进一步提高，根据实际调试情况在保证电路稳定工作的前提下第十二电阻R12与第七电容C7组成的第二补偿网络可以省略。

在本实施例中，进一步地，二阶反馈电路包括第一电阻R1、第二电阻 R2、第三电阻R3、第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2 接于运算放大器U1的反相输入端和其输出端之间，第一电阻R1接于运算放大器U1的反相输入端和B点输出端之间，运算放大器U1的输出端通过第二电容C2、第二电阻R2与B点输出端相连，运算放大器U1的反相输入端通过第一电容C1、第三电阻R3接地。

实施例二：

本实施例相较于实施例一而言不同之处在于，对二阶反馈电路的结构进行简化，如图2所示，二阶反馈电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2接于运算放大器U1的反相输入端和其输出端之间，第一电阻R1接于运算放大器U1的反相输入端和 B点输出端之间，运算放大器U1的输出端通过第二电容C2、第二电阻R2与 B点输出端相连。

实施例三：

本实施例相较于实施例一和实施例二而言不同之处在于，对二阶反馈电路的结构再次进行简化，如图3所示，二阶反馈电路包括第一电阻R1、第三电阻R3、第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2接于运算放大器U1的反相输入端和其输出端之间，第一电阻R1接于运算放大器U1 的反相输入端和B点输出端之间，运算放大器U1的反相输入端通过第一电容C1、第三电阻R3接地。

实施例四：

本实施例相较于实施例一、实施例二和实施例三而言不同之处在于，对二阶反馈电路的结构继续进行简化，如图4所示，二阶反馈电路包括第一电阻R1和第一电容C1，第一电容C1接于运算放大器U1的反相输入端和其输出端之间。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：音频信号自A点输入端输入到运算放大器U1的同相输入端，经由二阶反馈电路、第一补偿网络之后输入到电流反馈放大电路中，最终在B点输出端输出，RL作为负载RL(耳机或者扬声器)。第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管 Q4组成电流镜，与第一缓冲器B1将音频信号实现电压→电流→电压的转换，第十一电阻R11作为电流反馈放大电路的反馈电阻，来自B点输出端的音频信号经由第十一电阻R11输入到第一缓冲器B1的输出端，进而组成该部分电流反馈结构，第二晶体管Q2、第四晶体管Q4输出信号至第二缓冲器B2 中放大电流之后，信号输出到负载RL。通过设置电流反馈放大电路、二阶反馈电路、前馈补偿电路之间的相互配合，其中二阶反馈电路能够提高整个网络的开环增益且降低失真，第一补偿网络用于提高电路的稳定性，第二补偿网络作为电流反馈放大电路的补偿网络能够提高稳定性能，设计的前馈补偿电路用于提高电路的稳定性。第五电容C5、第六电容C6和第六电阻R6组成的前馈补偿电路能够使得高频信号绕开第一补偿网络以及电流反馈部分，直接输入到第二缓冲器B2的输入端，有效地提高了高频信号的稳定性。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种稳定的高性能放大器，其特征在于，包括电流反馈放大电路、二阶反馈电路以及前馈补偿电路，所述电流反馈放大电路包括第一缓冲器和第二缓冲器，所述二阶反馈电路用于提高电路的开环增益且降低失真，所述二阶反馈电路包括运算放大器，所述运算放大器的正相输入端外接有A点输入端，所述运算放大器的输出端通过第一补偿网络与所述第一缓冲器的输入端相连，所述前馈补偿电路用于提高高频信号的稳定性以使其直接输入到第二缓冲器的输入端，所述第二缓冲器的输出端外接有B点输出端，且所述第二缓冲器的输出端通过负载接地。

2.根据权利要求1所述的一种稳定的高性能放大器，其特征在于，所述电流反馈放大电路还包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管的发射极、所述第二晶体管的发射极分别通过第七电阻、第八电阻外接正极电源VCC端子，所述第一晶体管的集电极与所述第一缓冲器相连，所述第一晶体管的基极与所述第二晶体管的基极相连，且所述第一晶体管的基极与其集电极相连所述第二晶体管的集电极与所述第二缓冲器的输入端相连，所述第三晶体管的发射极和所述第四晶体管的发射极分别通过第九电阻、第十电阻外接负极电源VEE端子，所述第三晶体管的集电极与所述第一缓冲器相连，所述第三晶体管的基极与所述第四晶体管的基极相连，且所述第三晶体管的基极与其集电极相连，所述第四晶体管的集电极与所述第二缓冲器的输入端相连，所述第二缓冲器的输出端通过第十一电阻与所述第一缓冲器的输出端相连。

3.根据权利要求1所述的一种稳定的高性能放大器，其特征在于，所述第一补偿网络包括第三电容、第四电容、第四电阻和第五电阻，所述第四电阻连于所述运算放大器的输出端和所述第一缓冲器的输入端，所述第三电容并联于所述第四电阻两端，所述第四电阻通过与所述第五电阻、第四电容串联接地。

4.根据权利要求1所述的一种稳定的高性能放大器，其特征在于，所述前馈补偿电路包括第五电容、第六电容和第六电阻，所述第五电容的一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第五电容的另一端通过串接第六电容与所述第二缓冲器的输入端相连，所述第五电容和所述第六电容之间通过第六电阻接地。

5.根据权利要求2所述的一种稳定的高性能放大器，其特征在于，所述第二缓冲器的输入端与所述第二晶体管的集电极相连，第二缓冲器的输入端外接有第二补偿网络，所述第二补偿网络包括第十二电阻和第七电容，所述第十二电阻的一端与第二补偿网络的输入端相连，所述第十二电阻的另一端通过第七电容接地。

6.根据权利要求1所述的一种稳定的高性能放大器，其特征在于，所述二阶反馈电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容接于所述运算放大器的反相输入端和其输出端之间，所述第一电阻接于所述运算放大器的反相输入端和所述B点输出端之间，所述运算放大器的输出端通过第二电容、第二电阻与B点输出端相连，所述运算放大器的反相输入端通过第一电容、第三电阻接地。

7.根据权利要求1所述的一种稳定的高性能放大器，其特征在于，所述二阶反馈电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容接于所述运算放大器的反相输入端和其输出端之间，所述第一电阻接于所述运算放大器的反相输入端和所述B点输出端之间，所述运算放大器的输出端通过第二电容、第二电阻与B点输出端相连。

8.根据权利要求1所述的一种稳定的高性能放大器，其特征在于，所述二阶反馈电路包括第一电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容接于所述运算放大器的反相输入端和其输出端之间，所述第一电阻接于所述运算放大器的反相输入端和所述B点输出端之间，所述运算放大器的反相输入端通过第一电容、第三电阻接地。

9.根据权利要求1所述的一种稳定的高性能放大器，其特征在于，所述二阶反馈电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻接于所述运算放大器的反相输入端和所述B点输出端之间，所述第一电容接于所述运算放大器的反相输入端和其输出端之间。

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