CN2574299Y - 一种开关式音频功放机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种开关式音频功放机，包括顺序连接的音频放大电路，用于产生方波并将音频正弦波叠加到该方波上的音频占空比调制电路、开关式功率放大电路。其中音频占空比调制电路的工作频率为30－100KHZ。本实用新型输出的是一种经过音频占空比调制电路调制后的含有音频信号的正负脉冲电信号。该信号是一种占空比变化的正负脉冲方波电信号。这种电信号使扬声器的振动系统能够紧密地准确的跟踪变化迅速的音频电信号的轨迹，其瞬态频率响应特性提高了许多倍，使放出的音乐节目声音清晰、真实、悦耳。由本功放机和普通音箱等组成的音响设备，物美价廉，很容易受到人们的喜爱。
Description
技术领域：
本实用新型属于电声放音领域，特别涉及用于音响的开关式音频功放机。
背景技术：
音响功放机主要功能是把音频电信号放大后带动音箱里的扬声器发出声音。目前功放机放大的电信号是正弦波音频电信号，由于扬声器的机械振动，当其接收到这种正弦波音频电信号发出的声音都客观存在一定的声音失真(包括瞬态失真、互调失真和谐波失真)，制造成本也越来越高，但失真问题始终没有得到根本解决。
实用新型内容：
针对上述现有技术存在的音响声音失真并且其扬声器制造成本越来越高的问题，本实用新型提供了一种制造成本低、保真效果好的开关式音频功放机。
本实用新型包括音频放大电路、开关式功率放大电路，其特征在于还包括用于产生方波并将音频正弦波叠加到该方波上的音频占空比调制电路，这些电路按音频放大电路、音频占空比调制电路、开关式功率放大电路顺序连接，其中音频占空比调制电路的工作频率为30-100KHZ，所述的音频放大电路输出的音频信号端接音频占空比调制电路的输入端，经音频占空比调制电路输出的脉冲方波信号为随音频信号电压幅度大小的变化而使占空比对应变化的脉冲方波，该信号的输出端接开关式功率放大电路的输入P2端，开关式功率放大电路的输出端经电容C5接扬声器。
音频占空比调制电路由多谐振荡器和电阻(R5、R6)、电容(C1-C2)构成，其音频信号输出接振荡器输入(1、2)端又分别接电容(C1、C2)的对应端，电容(C1、C2)的另端分别接多谐振荡器电阻(R2、R3)的A、B点，A点和B点对接电阻(R5-R6)一端，其电阻(R5-R6)另端接电源正极，其P2端接开关式功率放大电路输入端。
音频占空比调制电路还可由产生方波电路和分压电阻(R7-R8)构成，其方波电路由锯齿波发生器，电压比较器A1构成；串接的分压电阻(R7-R8)其电阻R7另端接电源正极，分压电阻R8另端接电源负极；分压电阻(R7-R8)之间接比较器A1输入7脚，音频信号输入2端经电容C1接比较器A1脚7，其比较器输出1脚接开关式功率放大电路输入P2端，其比较器1脚接电阻R14的一端，R14的另端接电源正极。
音频占空比调制电路工作频率为32KHZ-80KHZ。
音频占空比调制电路工作频率为35KHZ-36KHZ。
本实用新型与现有的音响功率放大机工作过程不同。现有的功放机放大的是正弦波音频电信号。而本实用新型是把正弦波音频电信号先调制成频率不变电压幅度不变，占空比变化的脉冲方波，这种经音频占空比调制电路调制后输出的方波电信号与音频正弦波电信号的频率高低变化、电压幅度大小变化而对应变化的脉冲方波，是一种含有全音频信号的脉冲方波。再经功率放大电路输出后具有了正脉冲和负脉冲变化的方波信号，这种方波信号带动扬声器发出的声音里包含了全音频信号的声音和超声波信号。由于人耳听不到超声波声音，就只能听到全音频信号的声音了。
本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：
由于本实用新型占空比变化的正负脉冲方波信号，在任意音频频率的正弦波的波峰波谷的上升与下降变化中，都包含有正负脉冲方波的电压幅度的正负变化。由这些正负交变的电磁力对扬声器的振动系统产生一种推拉力的作用，使扬声器振动系统的机械振动能够正确地紧密地跟随音频正弦波信号的波形轨迹。这种跟随音频信号的机械振动就产生出了与原音频信号很真实的声音。所以这种脉冲方波电信号使扬声器的瞬态失真、互调失真和谐波失真降到了最小的程度。使扬声器的瞬态频率响应特性提高了许多倍，这是本实用新型的有效效果之一。
效果之二是：本实用新型放大的电信号是一种脉冲方波信号，其放大过程工作在开关状态，受非线形元器件的影响甚小，因此，在放大过程中几乎为零失真。
效果之三是：本实用新型的线路原理较简单，制作成本造价较低，与本实用新型连接的音箱可以使用较低档的普通音箱，其放音效果完全可以达到高档音响的高保真效果。
附图说明：
图1为本实用新型整体电路方框图。
图2为图1音频占空比调制电路和开关放大电路原理图。
图3为图2的另一种音频占空比调制电路原理图。
具体实施方式：
参见图1-3，本实用新型包括音频放大电路、音频占空比调制电路、开关式功率放大电路。所述的音频占空比调制电路的工作频率为30-100KHZ，优选频率为32KHZ-80KHZ，最佳工作频率为35-36KHZ。所述的音频放大电路输出的音频信号经其放大电路三极管VT1多射极与集电极分别接音频占空比调制电路输入的1、2端，经音频占空比调制电路输出的脉冲方波接由三极管VT4-VT8组成的开关式功率放大电路P2端。脉冲方波信号由开关式功率放大电路放大后经输出端接电容C5输出给扬声器，由扬声器把脉冲电信号转换成声音辐射出去。
看图2，音频占空比调制电路，由三极管VT2、VT3电阻R1-R4、电容C3、C4组成的多谐振荡器，再加电容C1、C2，电阻R5、R6构成，其音频信号的输入接音频占空比调制电路的输入1、2端又分别接电容C1、C2的对应端，电容C1、C2的另端分别接多谐振荡器的电阻R2、R3的A、B点，A点和B点对接电阻R5、R6一端，其电阻R5、R6的另端接电源正极。
看图3，另种音频占空比调制电路，可由产生脉冲方波信号的电路和分压电阻R7、R8构成。其脉冲方波信号电路由锯齿波发生器、电压比较器A1构成，其锯齿波发生器由电压比较器B1、电阻R9-R13、电容C6、二极管D组成，所述的分压电阻R7、R8之间电压比较器A1输入7脚，锯齿波发生器输出的锯齿波电压信号接电压比较器A1输入6脚，音频信号经电容C1接电阻R7、R8之间并接电压比较器A1输入7脚，其输出1脚接上拉电阻R14，上拉电阻R14另端接电源正极，电压比较器A1输入1脚接开关功率放大电路输入P2端。
再看图2，开关功率放大电路是把音频占空比调制电路输出的脉冲方波信号进行放大，增加功率输出，驱动扬声器发生的电路，该电路由三极管VT4-VT8、电阻R15、R16、电容器C5构成。其音频占空比调制电路输出端P2输出的脉冲方波信号经电阻R15接三极管VT8的基极，三极管VT8的发射极接电源负极，三极管VT8的集电极接三极管VT4、VT6的基极与电阻R16的一端，电阻R16的另端接电源正极；其三极管VT4、VT5组成复合管放大脉冲方波的正半周电信号，三极管VT6、VT7组成复合管放大脉冲方波的负半周电信号；其三极管VT4的发射极接三极管VT5的基极，三极管VT5的发射极接三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极与电容器C5的一端；其三极管VT4、VT5的集电极接电源正极，三极管VT6的集电极接三极管VT7的基极，三极管VT6的发射极接三极管VT7的集电极与三极管VT5的发射极与电容C5的一端；三极管VT7的发射极接电源负极，其电容器C5的另端接扬声器的一端，扬声器的另端接电源负极。
本实用新型的工作过程是：
当音频放大电路没有音频电信号输入时，音频占空比调制电路也没有音频电信号输入。这时音频占空比调制电路输出频率不便变、电压幅度不变，占空比也不变的脉冲方波，经开关功率放大电路放大后输出给扬声器，这时扬声器发出的声音里，只有微弱的超声波信号，没有音频信号的声音。因为人耳对超声波信号没感觉，所以就听不到任何声音。
当音频放大电路输出有音频电信号时，音频占空比调制电路输出频率不变，电压幅度不变，占空比变化的脉冲方波电信号。这种占空比变化即波形宽、窄变化并随着音频电压幅度大小变化而相应变化的脉冲方波电信号，经开关功率放大电路放大成具有正、负脉冲方波的电信号，经扬声器发出超声波信号和音频信号的声音来，人耳听不到超声波信号，就只能听到音频信号的声音了。这种使扬声器发出音频信号的原理是一串宽形脉冲电磁总能量大于一串窄形脉冲电磁总能量。这种大的电磁能量使扬声器的振动系统产生了机械振动，便产生出声音来。
Claims (5)
1、一种开关式音频功放机，包括音频放大电路、开关式功率放大电路，其特征在于还包括用于产生方波并将音频正弦波叠加到该方波上的音频占空比调制电路，这些电路按音频放大电路、音频占空比调制电路、开关式功率放大电路顺序连接，其中音频占空比调制电路的工作频率为30-100KHZ，所述的音频放大电路输出的音频信号端接音频占空比调制电路的输入端，经音频占空比调制电路输出的脉冲方波信号为随音频信号电压幅度大小的变化而使占空比对应变化的脉冲方波，该信号的输出端接开关式功率放大电路的输入P2端，开关式功率放大电路的输出端经电容C5接扬声器。
2、根据权利要求1所述的一种开关式音频功放机，其特征在于：所述的音频占空比调制电路由多谐振荡器和电阻(R5、R6)、电容(C1-C2)构成，其音频信号输出接振荡器输入(1、2)端又分别接电容(C1、C2)的对应端，电容(C1、C2)的另端分别接多谐振荡器电阻(R2、R3)的A、B点，A点和B点对接电阻(R5-R6)一端，其电阻(R5-R6)另端接电源正极，其P2端接开关式功率放大电路输入端。
3、根据权利要求1所述的一种开关式音频功放机，其特征在于：音频占空比调制电路还可由产生方波电路和分压电阻(R7-R8)构成，其方波电路由锯齿波发生器，电压比较器A1构成；串接的分压电阻(R7-R8)其电阻R7另端接电源正极，分压电阻R8另端接电源负极；分压电阻(R7-R8)之间接比较器A1输入7脚，音频信号输入2端经电容C1接比较器A1脚7，其比较器输出1脚接开关式功率放大电路输入P2端，其比较器1脚接电阻R14的一端，R14的另端接电源正极。
4、根据权利要求1、2或3所述的一种开关式音频功放机，其特征在于：所述的音频占空比调制电路工作频率为32KHZ-80KHZ。
5、根据权利要求4所述的一种开关式音频功放机，其特征在于：所述的音频占空比调制电路工作频率为35KHZ-36KHZ。
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| CN103633952A (zh) * | 2012-08-23 | 2014-03-12 | 捷讯研究有限公司 | 开关模式放大器操作 |
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