CN218482838U - 一种高保真放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高保真放大电路，包括差分放大电路、电流镜电路、电压放大电路、增益调整电路、第一恒流源、第二恒流源和电流放大电路，差分放大电路用于接收输入信号并对输入信号进行放大并输出至电压放大电路后再输出至电流放大电路及三阶补偿电路，三阶补偿电路用于提高开环增益以降低失真，增益调整电路用于确定电路的增益，电流镜电路用于复制电流，信号经由电流放大电路放大后输出至信号输出端，第一恒流源用于为差分放大电路供电，第二恒流源用于为电压放大电路供电。本实用新型信号经电压放大电路放大之后输出至电流放大电路及三阶补偿电路，提高了整个电路的开环增益，三阶补偿可以获得比二阶补偿更高的开环增益，有助于降低失真。

Description

一种高保真放大电路

技术领域

本实用新型涉及信号处理技术领域，具体涉及一种高保真放大电路。

背景技术

音频放大电路是一种对音频信号进行放大的功率放大电路，与电压放大电路实质上都是能量转换电路，但二者所要完成的任务不同，功率放大电路主要是为负载提供一定不失真、功率大、效率高的输出功率。常见的音频放大电路，性能指标会随着输出功率的变大而劣化。

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高保真放大电路，无论大功率或小功率输出，都可以将性能指标的劣化控制在较低水平。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高保真放大电路，包括差分放大电路、电流镜电路、电压放大电路、增益调整电路、第一恒流源、第二恒流源和电流放大电路，所述差分放大电路用于接收输入信号并对输入信号进行放大并输出至电压放大电路后再输出至电流放大电路及三阶补偿电路，所述三阶补偿电路用于提高开环增益以降低失真，所述增益调整电路用于确定电路的增益，所述电流镜电路用于复制电流，信号经由电流放大电路放大后输出至信号输出端，所述第一恒流源用于为所述差分放大电路供电，所述第二恒流源用于为电压放大电路供电。

在本实用新型中，优选地，所述差分放大电路包括第一电阻、第二电阻、第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极外接信号输入端，所述第一三极管的发射极通过第一电阻和第二电阻与第二三极管的发射极相连，所述第二三极管的基极外接有信号输出端。

在本实用新型中，优选地，所述第一恒流源包括第三三极管、第四三极管、第三电阻和第四电阻，所述第三三极管的集电极接于第一电阻和第二电阻之间，所述第三三极管的基极通过第四电阻接地，所述第三三极管的发射极通过第三电阻外接有正电源供电端口，且所述第三三极管的发射极与第四三极管的基极相连，第四三极管的集电极与所述第三三极管的基极相连，所述第四三极管的发射极与正电源供电端口相连。

在本实用新型中，优选地，所述电流镜电路包括第五电阻、第六电阻、第五三极管和第六三极管，所述第五三极管的集电极与所述第一三极管的集电极相连，所述第五三极管的基极与所述第六三极管的基极相连，且所述第五三极管的基极与所述第六三极管的集电极相连，所述第五三极管的发射极通过第五电阻外接有负电源供电端口，所述第六三极管的集电极与所述第二三极管的集电极相连，所述第六三极管的发射极通过第六电阻与负电源供电端口相连。

在本实用新型中，优选地，所述电压放大电路包括第七三极管、第八三极管和第十二电阻，所述第七三极管的基极与所述第五三极管的集电极相连，所述第七三极管的集电极接地，所述第七三极管的发射极通过第十二电阻与负电源供电端口相连，所述第八三极管的基极与所述第七三极管的发射极相连，所述第八三极管的发射极与负电源供电端口相连。

在本实用新型中，优选地，所述第二恒流源包括第九三极管、第十三极管、第十三电阻和第十四电阻，第九三极管的发射极与正电源供电端口相连，所述第九三极管的基极与第十三极管的发射极相连，且第十三极管的发射极通过第十三电阻与正电源供电端口相连，所述第九三极管的集电极通过第十四电阻接地，且与第十三极管的基极相连，第十三极管的集电极通过恒压源与第八三极管的集电极相连。

在本实用新型中，优选地，所述电流放大电路包括第十一三极管、第十二三极管、第十三三极管、第十四三极管、第十五电阻、第十六电阻和第十七电阻，所述第十一三极管的基极与第十三极管的集电极相连，第十一三极管的集电极与正电源供电端口相连，第十一三极管的发射极与第十三三极管的基极相连，且通过第十五电阻与第十二三极管的发射极相连，第十二三极管的发射极与第十四三极管的基极相连，且第十四三极管的发射极通过第十七电阻、第十六电阻与第十三三极管的发射极相连，第十三三极管的集电极与正电源供电端口相连，所述第十四三极管的集电极、第十二三极管的集电极与负电源供电端口相连，第十二三极管的基极与第八三极管的集电极相连。

在本实用新型中，优选地，所述三阶补偿电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第九电阻、第十电阻和第十一电阻，所述第一电容的一端与第七三极管的基极相连，所述第一电容的另一端通过第二电容、第三电容与第八三极管的集电极相连，所述第九电阻的一端与信号输出端相连，所述第九电阻的另一端接于第一电容和第二电容之间，且通过第十一电阻接地，所述第十电阻的一端与信号输出端相连，所述第十电阻的另一端接于第二电容和第三电容之间。

在本实用新型中，优选地，所述增益调整电路包括第七电阻和第八电阻，所述第七电阻的一端通过第八电阻接地，所述第七电阻的另一端与信号输出端相连，信号输出端通过第七电阻与第二三极管的基极相连。

本实用新型具有的优点和积极效果是：音频信号经过由第七三极管、第八三极管和第十二电阻组成的电压放大电路放大之后输出至电流放大电路及三阶补偿电路，第一电容、第二电容、第三电容、第九电阻、第十电阻和第十一电阻组成的三阶补偿电路，用于提高整个电路的开环增益，三阶补偿可以获得比二阶补偿更高的开环增益，有助于降低失真。

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高保真放大电路的整体结构图。

图中：IN、信号输入端；OUT、信号输出端；-VEE、负电源供电端口；+VCC、正电源供电端口；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R11、第十一电阻；R12、第十二电阻；R13、第十三电阻；R14、第十四电阻；R15、第十五电阻；R16、第十六电阻；R17、第十七电阻；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；Q3、第三三极管；Q4、第四三极管；Q5、第五三极管；Q6、第六三极管；Q7、第七三极管；Q8、第八三极管；Q9、第九三极管；Q10、第十三极管；Q11、第十一三极管；Q12、第十二三极管；Q13、第十三三极管；Q14、第十四三极管；CV1、恒压源。

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。

如图1所示，本实用新型提供一种高保真放大电路，包括差分放大电路、电流镜电路、电压放大电路、增益调整电路、第一恒流源、第二恒流源和电流放大电路，差分放大电路用于接收输入信号并对输入信号进行放大并输出至电压放大电路后再输出至电流放大电路及三阶补偿电路，三阶补偿电路用于提高开环增益以降低失真，增益调整电路用于确定电路的增益，电流镜电路用于复制电流，信号经由电流放大电路放大后输出至信号输出端OUT，第一恒流源用于为差分放大电路供电，第二恒流源用于为电压放大电路供电。

在本实施例中，进一步地，差分放大电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1的基极外接信号输入端IN，第一三极管Q1的发射极通过第一电阻R1和第二电阻R2与第二三极管Q2的发射极相连，第二三极管Q2的基极外接有信号输出端OUT。

在本实施例中，进一步地，第一恒流源包括第三三极管Q3、第四三极管Q4、第三电阻R3和第四电阻R4，第三三极管Q3的集电极接于第一电阻R1和第二电阻R2之间，第三三极管Q3的基极通过第四电阻R4接地，第三三极管Q3的发射极通过第三电阻R3外接有正电源供电端口+VCC，且第三三极管Q3的发射极与第四三极管Q4的基极相连，第四三极管Q4的集电极与第三三极管Q3的基极相连，第四三极管Q4的发射极与正电源供电端口+VCC相连。

在本实施例中，进一步地，电流镜电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第五三极管Q5和第六三极管Q6，第五三极管Q5的集电极与第一三极管Q1的集电极相连，第五三极管Q5的基极与第六三极管Q6的基极相连，且第五三极管Q5的基极与第六三极管Q6的集电极相连，第五三极管Q5的发射极通过第五电阻R5外接有负电源供电端口-VEE，第六三极管Q6的集电极与第二三极管Q2的集电极相连，第六三极管Q6的发射极通过第六电阻R6与负电源供电端口-VEE相连。

在本实施例中，进一步地，电压放大电路包括第七三极管Q7、第八三极管Q8和第十二电阻R12，第七三极管Q7的基极与第五三极管Q5的集电极相连，第七三极管Q7的集电极接地，第七三极管Q7的发射极通过第十二电阻R12与负电源供电端口-VEE相连，第八三极管Q8的基极与第七三极管Q7的发射极相连，第八三极管Q8的发射极与负电源供电端口-VEE相连。

在本实施例中，进一步地，第二恒流源包括第九三极管Q9、第十三极管Q10、第十三电阻R13和第十四电阻R14，第九三极管Q9的发射极与正电源供电端口+VCC相连，第九三极管Q9的基极与第十三极管的发射极相连，且第十三极管Q10的发射极通过第十三电阻R13与正电源供电端口+VCC相连，第九三极管Q9的集电极通过第十四电阻R14接地，且与第十三极管Q10的基极相连，第十三极管Q10的集电极通过恒压源CV1与第八三极管Q8的集电极相连。

在本实施例中，进一步地，电流放大电路包括第十一三极管Q11、第十二三极管Q12、第十三三极管Q13、第十四三极管Q14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第十七电阻R17，第十一三极管Q11的基极与第十三极管Q10的集电极相连，第十一三极管Q11的集电极与正电源供电端口+VCC相连，第十一三极管Q11的发射极与第十三三极管Q13的基极相连，且通过第十五电阻R15与第十二三极管Q12的发射极相连，第十二三极管Q12的发射极与第十四三极管Q14的基极相连，且第十四三极管Q14的发射极通过第十七电阻R17、第十六电阻R16与第十三三极管Q13的发射极相连，第十三三极管Q13的集电极与正电源供电端口+VCC相连，第十四三极管Q14的集电极、第十二三极管Q12的集电极与负电源供电端口-VEE相连，第十二三极管Q12的基极与第八三极管Q8的集电极相连。

在本实施例中，进一步地，三阶补偿电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11，第一电容的一端与第七三极管Q7的基极相连，第一电容的另一端通过第二电容、第三电容与第八三极管Q8的集电极相连，第九电阻R9的一端与信号输出端OUT相连，第九电阻R9的另一端接于第一电容和第二电容之间，且通过第十一电阻R11接地，第十电阻R10的一端与信号输出端OUT相连，第十电阻R10的另一端接于第二电容和第三电容之间。

在本实施例中，进一步地，所述增益调整电路包括第七电阻R7和第八电阻R8，所述第七电阻R7的一端通过第八电阻R8接地，所述第七电阻R7的另一端与信号输出端相连，信号输出端通过第七电阻R7与第二三极管Q2的基极相连。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：第一恒流源电路、差分放大电路、电流镜电路、电压放大电路、增益调整电路、三阶补偿电路、第二恒流源电路、电流放大电路，其中，IN作为信号输入端用于输入音频信号；OUT作为信号输出端用于驱动负载；+VCC作为正电源供电端口，-VEE作为负电源供电端口。

第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2组成差分放大电路，对输入信号进行放大并输出至电压放大电路及三阶补偿电路。第五三极管Q5、第六三极管Q6、第五电阻R5和第六电阻R6组成电流镜电路，将流过第一电阻R1和第一三极管Q1的电流复制至第二电阻R2和第二三极管Q2支路，第三三极管Q3、第四三极管Q4、第三电阻R3、第四电阻R4组成第一恒流源电路，为差分放大电路供电。

第七三极管Q7、第八三极管Q8、第十二电阻R12组成电压放大电路，信号经电压放大电路放大之后输出至电流放大电路及三阶补偿电路，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11组成三阶补偿电路，用于提高整个电路的开环增益，三阶补偿可以获得比二阶补偿更高的开环增益，有助于降低失真。第九三极管Q9、第十三极管Q10、第十三电阻R13和第十四电阻R14组成第二恒流源，用于为恒压源CV1和电压放大电路供电。第十一三极管Q11至第十四三极管Q14、恒压源CV1、第十五电阻R15至第十七电阻R17组成电流放大电路。CV1为恒压源，用于为第十一三极管Q11至第十四三极管Q14提供恒定电压使之导通并有合理的静态电流。信号经电流放大电路放大之后输出至信号输出端OUT，信号输出端OUT同时接有三阶补偿电路以及由第七电阻R7和第八电阻R8组成的增益调整电路，增益调整电路在反馈环内，用于确定整个电路的增益。

如需获得不同的输入特性，也可以根据实际需要将第一三极管Q1和第二三极管Q2替换为对应极性的结型场效应管。如需获得不同的输出特性，电流放大电路可改为绝缘栅场效晶体管，具体而言，将第十一三极管Q11、第十二三极管Q12和第十五电阻R15取消，将第十三三极管Q13和第十四三极管Q14改为场效应管，并分别将场效应管的栅极接到恒压源CV1两端。

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)

1.一种高保真放大电路，其特征在于，包括差分放大电路、电流镜电路、电压放大电路、增益调整电路、第一恒流源、第二恒流源和电流放大电路，所述差分放大电路用于接收输入信号并对输入信号进行放大并输出至电压放大电路后再输出至电流放大电路及三阶补偿电路，所述三阶补偿电路用于提高开环增益以降低失真，所述增益调整电路用于确定电路的增益，所述电流镜电路用于复制电流，信号经由电流放大电路放大后输出至信号输出端，所述第一恒流源用于为所述差分放大电路供电，所述第二恒流源用于为电压放大电路供电。

2.根据权利要求1所述的一种高保真放大电路，其特征在于，所述差分放大电路包括第一电阻、第二电阻、第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极外接信号输入端，所述第一三极管的发射极通过第一电阻和第二电阻与第二三极管的发射极相连，所述第二三极管的基极外接有信号输出端。

3.根据权利要求1所述的一种高保真放大电路，其特征在于，所述第一恒流源包括第三三极管、第四三极管、第三电阻和第四电阻，所述第三三极管的集电极接于第一电阻和第二电阻之间，所述第三三极管的基极通过第四电阻接地，所述第三三极管的发射极通过第三电阻外接有正电源供电端口，且所述第三三极管的发射极与第四三极管的基极相连，第四三极管的集电极与所述第三三极管的基极相连，所述第四三极管的发射极与正电源供电端口相连。

4.根据权利要求2所述的一种高保真放大电路，其特征在于，所述电流镜电路包括第五电阻、第六电阻、第五三极管和第六三极管，所述第五三极管的集电极与所述第一三极管的集电极相连，所述第五三极管的基极与所述第六三极管的基极相连，且所述第五三极管的基极与所述第六三极管的集电极相连，所述第五三极管的发射极通过第五电阻外接有负电源供电端口，所述第六三极管的集电极与所述第二三极管的集电极相连，所述第六三极管的发射极通过第六电阻与负电源供电端口相连。

5.根据权利要求4所述的一种高保真放大电路，其特征在于，所述电压放大电路包括第七三极管、第八三极管和第十二电阻，所述第七三极管的基极与所述第五三极管的集电极相连，所述第七三极管的集电极接地，所述第七三极管的发射极通过第十二电阻与负电源供电端口相连，所述第八三极管的基极与所述第七三极管的发射极相连，所述第八三极管的发射极与负电源供电端口相连。

6.根据权利要求1所述的一种高保真放大电路，其特征在于，所述第二恒流源包括第九三极管、第十三极管、第十三电阻和第十四电阻，第九三极管的发射极与正电源供电端口相连，所述第九三极管的基极与第十三极管的发射极相连，且第十三极管的发射极通过第十三电阻与正电源供电端口相连，所述第九三极管的集电极通过第十四电阻接地，且与第十三极管的基极相连，第十三极管的集电极通过恒压源与第八三极管的集电极相连。

7.根据权利要求1所述的一种高保真放大电路，其特征在于，所述电流放大电路包括第十一三极管、第十二三极管、第十三三极管、第十四三极管、第十五电阻、第十六电阻和第十七电阻，所述第十一三极管的基极与第十三极管的集电极相连，第十一三极管的集电极与正电源供电端口相连，第十一三极管的发射极与第十三三极管的基极相连，且通过第十五电阻与第十二三极管的发射极相连，第十二三极管的发射极与第十四三极管的基极相连，且第十四三极管的发射极通过第十七电阻、第十六电阻与第十三三极管的发射极相连，第十三三极管的集电极与正电源供电端口相连，所述第十四三极管的集电极、第十二三极管的集电极与负电源供电端口相连，第十二三极管的基极与第八三极管的集电极相连。

8.根据权利要求1所述的一种高保真放大电路，其特征在于，所述三阶补偿电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第九电阻、第十电阻和第十一电阻，所述第一电容的一端与第七三极管的基极相连，所述第一电容的另一端通过第二电容、第三电容与第八三极管的集电极相连，所述第九电阻的一端与信号输出端相连，所述第九电阻的另一端接于第一电容和第二电容之间，且通过第十一电阻接地，所述第十电阻的一端与信号输出端相连，所述第十电阻的另一端接于第二电容和第三电容之间。

9.根据权利要求1所述的一种高保真放大电路，其特征在于，所述增益调整电路包括第七电阻和第八电阻，所述第七电阻的一端通过第八电阻接地，所述第七电阻的另一端与信号输出端相连，信号输出端通过第七电阻与第二三极管的基极相连。

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