反接制動頂級高保真放大器電路的製作方法

2023-06-13 01:13:31

專利名稱：反接制動頂級高保真放大器電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是製作頂級高保真(Hi-end)聲頻放大器，其特徵是，該放大器對揚聲器系統的控制通過反接制動方式實現。
現有技術中聲頻功率放大器通過阻尼方式實現對揚聲器系統的控制。由於揚聲器紙盆存在慣性，當輸入揚聲器的驅動信號為另時，揚聲器的紙盆並不能立刻停止振動，因慣性其音圈將繼續在磁場中振動，並產生感生電壓。現有技術中之各種功率放大器電路(不管半導體或是電子管)，均靠末級功放器件的內阻及濾波電容對揚聲器音圈中的感生聲頻電壓短路而實現對揚聲器慣性振動的阻尼制動。這一方式稱為阻尼制動，類似於衝擊式電流計在將其線圈短路時實現的阻尼制動。
放大器對揚聲器系統慣性振動控制的優劣是衡量音響系統最為重要的指標，對一個理想的音響系統而言，放大器應當實現對揚聲器完完全全的控制。亦即是，揚聲器在完成上個「音符」的振動後，立即停止(即沒有慣性)並立刻開始下一個「音符」的振動。事實上揚聲器系統不可能沒有質量、也不可能沒有慣性。因此，能否使揚聲器立即停止慣性振動，其關鍵是放大器的制動功能。如前所述，現有技術中的頂級高保真放大器之諸電路依靠短路時音圈在磁場中運動的阻力而制動，亦即是慣性振動，因受到阻尼而最終停止，所以，這一制動的時間較長，現有技術中衡量這一阻尼過程的指標稱為阻尼係數，近似等於揚聲器系統的電阻與末級功放元件之內阻與連接線電阻之和之比值Fd＝RL/(Ri＋Rc)，按照此公式，為了增強放大器對揚聲器的控制，現有技術中採取了以下辦法A)減少末級功放元件的內阻Ri，其辦法是將多隻末級功放元件並聯，譬如，在金噪子A100中末級功放每一橋臂由10隻M0SFET管構成；B)製造低電阻的傳輸線材，如此產生了各種昂貴的所謂神經線，如荷蘭高度風8N(99.999999％)喇叭神經線，甚至用貴重金屬金、銀製作傳輸線材等。
本發明的目的是採取另一種完全不同於現有技術的方式，即反接制動方式實現功率放大器對揚聲器系統慣性振動之更為完美的控制。這一方法類似於交流三相異步電機通過繼電器使二相反接，利用外電源使電機反轉的力量(配合速度繼電器)強制電機制動。因為反接制動利用強大的外電源能量，實現了強制制動，因此制動時間很短，其效果優於阻尼制動。
在聲頻功率放大器中如何實現對揚聲器慣性振動之反接制動呢？本發明中實現這一制動方式的奧妙是，在末級功放電器中巧妙地連接半導體二級管，一方面，該二級管對揚聲器慣性振動產生的複雜電訊號整流，經整流後的直流訊號的極性恰好與外電源極性相反，因此，強大的外電源將極性相反的揚聲器慣性電壓中和，而強制揚聲器的慣性振動停振，換句話說，流經音圈的中和電流產生的振動與慣性振動的方向恰好相反，因而強制音圈停振，另一方面，鑑於二極體的電壓、電流特性，選擇適當的二級管時，在末級功效管正常工作的範圍內，二級管的電壓降恆定在0.3-0.8伏之間，因此毫不影響末級功效的正常工作，當功放元件電流達到飽和時，二級管的電壓降增加，因而實現了柔性剪峰。此外，對破壞性電流，此二極體還兼有保護功放管的功能，以下是常見的三種類型末級功放改成反接制動功放之電路(一)反接制動OCL功放電路[附圖
(1)、附圖(2)]附圖(1)中電路是大家熟知，使用音響對管(NPN，PNP)及推動管的末級OCL功放典行電路。唯一不同的是，本發明將4隻二級管D1、D2、D3、D4分別與三級管T1、T2、T3、T4串聯。等效電路為附圖(2)中電路。
揚聲器音圈在磁場中慣性振動時，在M點與接地點G之間感生了一個複雜的電訊號(有各種不同的頻率分量及相位，不能視為簡單正弦波)。這一感生電壓被整流後，在P點產生一個相對地為負的直流電壓，在N點產生一個相對地為正的直流電壓，因為直流電壓不能通過濾波電容，所以不能形成迴路，但由於此電壓正好與外電源的極性相反，故被外電源中和，強制音圈停止慣性振動。
如果沒有二級管，則音圈中的感生電壓將通過三級管的內阻及濾波電容短路，這便是傳統技術中的阻尼制動，而不是反接制動。
(二)反接制動橋式功放(BTG)電路[附圖(3)、附圖(4)]附圖(3)中電路是眾所周知的橋式功放電路，唯一不同的是，本發明將8隻二級管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8分別與電晶體T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8串聯，等效電路為附圖(4)中的電路，很容易看出，揚聲器音圈慣性振動產生的電訊號被橋式整流後，其直流電壓極性恰與外電源極性相反，如前所述，外電源中和極性相反的直流電壓，所流經音圈的電流強制音圈停止慣性振動。
如果沒有這8隻二級管，則音圈中感生的聲頻電壓將通過左、右橋臂的三級管及濾波電容構成迴路，音圈的慣性振動將被阻尼制動，而不是反接制動。
(三)反接制動橋式電子管功放電路[附圖(5)]附圖(5)中電路系電子管橋式功放電路(發明專利號95104928.3)，唯一不同的是在4支電子管T1、T2、T3、T4的屏極與陰級分別串接4支二極體D1、D2與D3、D4。很清楚，揚聲器慣性振動所產生的電訊號分別被4級管橋式整流後，產生的直流電壓極性與外電源極性恰好相反，因此，此功放電路具有反接制動能。
很明顯，如果取消二級管，則制動方式將是阻尼制動，而不是反接制動。
綜上所述，本發明利用在末級放元件迴路中串接二級管的方法，實現了對揚聲器慣性振動之反接制動。反接制動是利用外電源，對揚聲器音圈慣性振動施予的強制性制動，其效果優於阻尼振動，在電動機的制動過程中，反接制動優於阻尼制動是眾所周知的。
附圖(6)為本發明的一個具體實施實例A、前級放大器前級放大由兩支6N3雙三級管擔任，第一隻6N3擔任電子管負載型陰極接地串聯放大，第二隻6N3擔任電子管負載屏極接地串聯放大，四支2.3V穩壓管分別提供柵負壓。
由上述兩隻6N3雙三級管制作的前級放大器，具有低噪聲、低失真、寬頻帶以及對強訊號有局部電流正反饋功能，參考發明專利(95104928.3)B、反接制動OCL末級功放[附圖(6)]對管Tip41c/Tip42c擔任電流驅動，4對東芝音響對管2SAI301/2SC3280並聯功率輸出，反接制動由10支高頻中功率二級管擔任(可用高頻中功率三級管接成二級管代替)，本實例中用C4350接成二接管。
C、電源本實施例中使用雙電源分別對前、後級放大器供電、濾波電路採取二級管多次整流、梯級電容濾波電路，對前級放大器供電所用的階梯電容濾波的級數為5，電壓為2對後級功放所用的級數為4，電壓為±50V，參考發明專利(95104928.3)。
實際效果本發明的上述實施例是由反接制動OCL末級功放，電子管串聯前級放大器及多次整流，梯級電容濾波電源共同組成的膽石混合放大器，配合我自製的無分頻器音箱(發明專利94103477.1)。根據本人數月的聆聽，其主觀評價如下該音響系統除了高效率、高聲壓、大動態、逼真的臨場感等優點外，更為明顯的是強有力、歡快、活躍的節奏，豐滿、柔和、清晰的層次，給予一種全新的音樂感受，這是其它音響系統不能比疑的。
上述膽石混合放大器及無分頻器音箱配合普通CD機(SHARP DX670)、普通訊號線、喇叭線、電源線，其音響效果(主觀評價)遠遠超過金噪子405合併式功放，日本第一音響VRDS-10N CD機，金噪子訊號線，英國天朗D700同軸音箱，8N高度風神經喇叭線、日產電源濾波線組合音響效果。
權利要求
1.反接制動頂級高保真放大器電路利用外電源對揚聲器音圈慣性振動施予反接制動。其特徵是，串接在放大器末級功放元件迴路的二級管對揚聲器音圈慣性振動所感生的電訊號整流產生與外電源極性相反的直流電壓。外電源中和這一電壓時，強制音圈停止慣性振動。
2.根據權利要求1所述的反接制動頂級高保真效大器電路，其基本要求為三種類型反接制動末級功放電路(其中包括功放元件並聯)。
3.由反接制動末級功放電路所演化出的類似電路。
全文摘要
本發明涉及的反接制動頂級高保真放大器電路，它採用完全不同於現有技術的反接制動方式，實現了放大器對揚聲器更為完美的控制。本發明巧妙地利用在末級功放元件迴路串接二極體的辦法，使放大器對揚聲器慣性振動施予反接制動。其工作方式類似於電機制動時所施行的反接制動。鑑於反接制動優於現有技術中的阻尼制動，因而本發明實現了放大器對揚聲器更為完美的控制。本發明極大地提高了音響系統的質量，是繼OTL、OCL及BTL電路後又一技術進步。
文檔編號H03F3/20GK1141533SQ9610264
公開日1997年1月29日 申請日期1996年1月26日 優先權日1996年1月26日
發明者陳國富 申請人:陳國富