一種電流模音頻放大器的製造方法
2023-06-12 07:06:31 1
一種電流模音頻放大器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電流模音頻放大器，由運放電流讀出型電壓控制電流源、電壓增益級、輸出緩衝級、負反饋電路、高頻補償電路和偏置電路組成；所述運放電流讀出型電壓控制電流源連接電壓增益級；所述電壓增益級連接輸出緩衝級；所述負反饋電路連接運放電流讀出型電壓控制電流源；所述高頻補償電路和偏置電路分別連接運放電流讀出型電壓控制電流源。本實用新型在不增加成本，不使用特殊元件的情況下，實現了挑戰現代音頻測試極限的超低失真0.0003％，(20Hz-20kHz全頻低於0.0005％)和超寬頻響放大(0-500kHz；+0，-3dB)；互調失真(IMD)測試結果中，所有噪音和失真成分均低與110dB。
【專利說明】—種電流模音頻放大器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高保真電子音頻【技術領域】，具體涉及一種電流模音頻放大器。
【背景技術】
[0002]傳統放大器使用負反饋技術希望取得低失真，超寬頻率響應。不幸的是，雖然負反饋技術可以降低一般放大器的失真並拓寬頻響，但傳統的負反饋音頻放大器在處理大動態高頻信號時引起的瞬態互調失真產生的幹刺、不耐聽的聲音，逐漸成為系統的瓶頸。為了避免瞬態互調失真，需要使用採用淺負反饋甚至是無反饋技術，這些技術付出了高昂的代價，都不能從根本解決問題，還有可能存在系統的穩定性問題，容易由於電路故障燒毀機器甚至揚聲器。
[0003]由於傳統負反饋電路存在的相移問題，使得傳統音頻放大器在高頻時(6kHz以上)失真度相對於IkHz時明顯惡化，無法做到全頻超低失真。
[0004]目前高格式母帶音樂盛行，音源的頻帶延伸至100kHz，動態範圍高達120dB，傳統電壓模音頻放大器由於電路結構的限制，無法做到超寬頻響。人們對寬頻、低失真的新型高保真功率放大器需求更加迫切。
[0005]1975年，Gilbertc創造了「跨導線性」這個詞，並在ISSCC上首次報導，標誌著電流模概念被正式提出。1989年的第87屆AES學會上，英國學者D.Cffadsworth首次提出了電流模電路在音頻上的應用可以換來的超高速，超低失真的技術性能。2005年王豐碩(專利申請本人)申請了基於全分立器件的「電流模高保真功率放大器」實用新型專利。但是由於放大器性能依賴分立器件的配對和篩選，電流模放大器內部的跨導線性(Transliner-TL)迴路對電晶體的匹配有嚴格要求，存在產品性能一致性，以及實際生產成本較高的問題。在電流模電路中，影響速度和帶寬的電晶體極間電容工作在阻抗很低的節點上(一般只有幾歐到幾十歐姆，是一般電壓模放大器節點阻抗的百分之一到千分之一)，在大擺幅的電流信號作用下，電晶體極間電容的充放電可以很快完成，因此大信號下的工作速度比傳統的電壓模電路快很多，也避免了電路中的寄生電容對失真度的影響。因而電流模電路具有超高精度，超低失真。
【發明內容】
[0006]本實用新型針對上述問題，提供一種電流模音頻放大器。
[0007]本實用新型解決上述問題所採用的技術方案是:一種電流模音頻放大器，由運放電流讀出型電壓控制電流源、電壓增益級、輸出緩衝級、負反饋電路、高頻補償電路和偏置電路組成；所述運放電流讀出型電壓控制電流源連接電壓增益級；所述電壓增益級連接輸出緩衝級；所述負反饋電路連接運放電流讀出型電壓控制電流源；所述高頻補償電路和偏置電路分別連接運放電流讀出型電壓控制電流源。
[0008]進一步地，所述運放電流讀出型電壓控制電流源包括通用單通道運算放大器Ul、第三三極體Q3、第一電阻R1、第二電阻R2、第一三極體Q1、第一二極體D1、第六電容C6、第六電阻R6、第七三極體Q7、第二二極體D2、第九電容C9、第十九電阻R19、第十三極體Q10、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24 ;所述第三三極體Q3發射極連接運算放大器Ul的第7管腳；所述第一電阻R1、第一三極體Ql的基極連接第三三極體Q3的集電極；所述第一二極體Dl負極連接第三三極體Q3的集電極，正極連接地；所述第六電容C6 —端連接第三三極體Q3的集電極，另一端連接地；所述第六電阻R6 —端連接第一三極體Ql的發射極，另一端連接地；所述第七三極體Q7的發射極連接運算放大器Ul的第4管腳；所述第二二極體D2的正極連接第七三極體Q7的基極，負極連接地；所述第九電容C9的一端連接第七三極體Q7的基極，另一端連接地；所述第十九電阻R19 —端接地，另一端連接第十三極體QlO的發射極；所述第二十三電阻R23、第十三極體QlO的基極連接第七三極體Q7的集電極。
[0009]更進一步地，所述電壓增益級包括第二三極體Q2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第三二極體D3、第二十一電阻R21、第二十二電阻R22、第十一三極體Qll及第二十五電阻R25 ;所述第三電阻R3 —端連接第二三極體Q2的發射極，另一端連接第一電阻R1、第二電阻R2及第一三極體Ql的集電極；所述第四電阻R4 —端連接第二三極體Q2的基極，另一端連接第一三極體Ql的發射極；所述第五電阻R5 —端連接第二三極體Q2的集電極，另一端接地；所述第三二極體D3正極連接第二三極體Q2的集電極，負極連接第十一三極體Qll的集電極和第二十一電阻R21 ;所述第二十二電阻R22—端連接第十三極體QlO的發射機，另一端連接第十三極體QlO的基極；所述第二十五電阻R25 —端連接第十一三極體Qll的發 射極，另一端連接第二十三電阻R23、第二十四電阻R24及第十三極體QlO的集電極。
[0010]更進一步地，所述輸出緩衝級包括第五三極體Q5、第七電阻R7、第而是電阻R20、第九三極體Q9、第一電容Cl、第二電容C2、第十電容ClO及弟十一電容Cll ;所述第一電容Cl的一端、第二電容C2的一端、第五三極體Q5的集電極連接正15V,第一電容Cl、第二電容C2的另一端分別連接地；所述第五三極體Q5的基極連接第二三極體Q2的集電極；所述第五三極體Q5的發射極通過第七電阻R7連接音頻放大器輸出端；所述第九三極體Q9的發射極通過第二十電阻R20連接音頻放大器輸出端；所述第九三極體Q9的基極連接第十一三極體Qll的集電極；所述第十電容ClO的一端、第十一電容Cll的一端、第九三極體Q9的集電極連接負15V，第十電容C10、第十一電容Cll的另一端分別連接地。
[0011]更進一步地，所述負反饋電路包括第十電阻R10、第十五電阻R15及第十七電阻R17 ;所述第十電阻RlO—端連接運算放大器Ul的第6管腳，另一端連接放大器輸出端；所述第十五電阻R15 —端連接運算放大器Ul的第I管腳，另一端連接放大器輸出端；所述第十七電阻R17 —端連接運算放大器Ul的第2管腳，另一端連接地。
[0012]更進一步地，所述高頻補償電路包括第八電容CS ;所述第八電容CS —端連接運算放大器Ul的第2管腳，另一端連接運算放大器Ul的第6管腳。
[0013]更進一步地，述偏置電路包括第十二電阻R12 ;所述第十二電阻R12—端連接運算放大器Ul的第6管腳，另一端連接地。
[0014]本實用新型的優點:
[0015]本實用新型在不增加成本，不使用特殊元件的情況下，實現了挑戰現代音頻測試極限的超低失真0.0003%, (20Hz-20kHz全頻低於0.0005% )和超寬頻響放大(0_500kHz ；+0，-3dB);互調失真(MD)測試結果中，所有噪音和失真成分均低與llOdB。電流模放大器全功率帶寬接近於閉環帶寬，轉換速率隨輸入信號幅度線性增長，這些特點同傳統電壓模放大器完全不同，實現廠超低失真和超高速放大。超低失真，高速放大特性才可以具備超凡入聖的高保真度和音樂再現能力。保證了產品性能的一致性和可靠性，並實現了更高性能的技術指標。
[0016]除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。
[0018]圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0020]參考圖1，如圖所示的一種電流模音頻放大器，由運放電流讀出型電壓控制電流源、電壓增益級、輸出緩衝級、負反饋電路、高頻補償電路和偏置電路組成；所述運放電流讀出型電壓控制電流源連接電壓增益級；所述電壓增益級連接輸出緩衝級；所述負反饋電路連接運放電流讀出型電壓控制電流源；所述高頻補償電路和偏置電路分別連接運放電流讀出型電壓控制電流源。
[0021] 所述運放電流讀出型電壓控制電流源包括通用單通道運算放大器Ul、第三三極體Q3、第一電阻R1、第二電阻R2、第一三極體Q1、第一二極體D1、第六電容C6、第六電阻R6、第七三極體Q7、第二二極體D2、第九電容C9、第十九電阻R19、第十三極體Q10、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24 ;所述第三三極體Q3發射極連接運算放大器Ul的第7管腳；所述第一電阻R1、第一三極體Ql的基極連接第三三極體Q3的集電極；所述第一二極體Dl負極連接第三三極體Q3的集電極，正極連接地；所述第六電容C6 —端連接第三三極體Q3的集電極，另一端連接地；所述第六電阻R6 —端連接第一三極體Ql的發射極，另一端連接地；所述第七三極體Q7的發射極連接運算放大器Ul的第4管腳；所述第二二極體D2的正極連接第七三極體Q7的基極，負極連接地；所述第九電容C9的一端連接第七三極體Q7的基極，另一端連接地；所述第十九電阻R19 —端接地，另一端連接第十三極體QlO的發射極；所述第二十三電阻R23、第十三極體QlO的基極連接第七三極體Q7的集電極。
[0022]所述電壓增益級包括第二三極體Q2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第三二極體D3、第二十一電阻R21、第二十二電阻R22、第十一三極體Qll及第二十五電阻R25 ;所述第三電阻R3 —端連接第二三極體Q2的發射極，另一端連接第一電阻R1、第二電阻R2及第一三極體Ql的集電極；所述第四電阻R4 —端連接第二三極體Q2的基極，另一端連接第一三極體Ql的發射極；所述第五電阻R5 —端連接第二三極體Q2的集電極，另一端接地；所述第三二極體D3正極連接第二三極體Q2的集電極，負極連接第十一三極體Qll的集電極和第二十一電阻R21 ;所述第二十二電阻R22—端連接第十三極體QlO的發射機，另一端連接第十三極體QlO的基極；所述第二十五電阻R25 —端連接第^ 三極體Qll的發射極，另一端連接第二十三電阻R23、第二十四電阻R24及第十三極體QlO的集電極。
[0023]所述輸出緩衝級包括第五三極體Q5、第七電阻R7、第而是電阻R20、第九三極體Q9、第一電容Cl、第二電容C2、第十電容ClO及弟十一電容Cll ;所述第一電容Cl的一端、第二電容C2的一端、第五三極體Q5的集電極連接正15V，第一電容Cl、第二電容C2的另一端分別連接地；所述第五三極體Q5的基極連接第二三極體Q2的集電極；所述第五三極體Q5的發射極通過第七電阻R7連接音頻放大器輸出端；所述第九三極體Q9的發射極通過第二十電阻R20連接音頻放大器輸出端；所述第九三極體Q9的基極連接第十一三極體QlI的集電極；所述第十電容ClO的一端、第十一電容Cll的一端、第九三極體Q9的集電極連接負15V，第十電容C10、第十一電容Cll的另一端分別連接地。
[0024]所述負反饋電路包括第十電阻R10、第十五電阻R15及第十七電阻R17 ;所述第十電阻RlO—端連接運算放大器Ul的第6管腳，另一端連接放大器輸出端；所述第十五電阻R15—端連接運算放大器Ul的第I管腳，另一端連接放大器輸出端；所述第十七電阻R17 —端連接運算放大器Ul的第2管腳，另一端連接地。
[0025]所述高頻補償電路包括第八電容CS ;所述第八電容CS—端連接運算放大器Ul的第2管腳，另一端連接運算放大器Ul的第6管腳。
[0026]所述偏置電路包括第十二電阻R12 ;所述第十二電阻R12 —端連接運算放大器Ul的第6管腳，另一端連接地。
[0027]輸入電壓信號首先通過由Ul的同相(+)或者反相(_)輸入端，由於Ul的負載R12,輸入電壓信號在Ul的4腳和7腳上有對應的電流信號輸出，完成VCCS的過程。Q3，Q7將VCCS變化的電流讀出， 傳遞到Rl和R23，變換成電壓信號，並由Ql和QlO緩衝後送給Q2和Qll完成電壓放大，最後經過Q5和Q9輸出驅動負載。R10，R15，R17，C8組成雙環路負反饋，保證了系統的性能和穩定性。以運算放大器為核心，結合一對NPN和PNP互補管Q3，Q7構成。Q3，Q7的發射級接運算放大器的正負電源引腳，基極由Dl和D2設定偏置電壓。D1，D2設定Q3和Q7的偏置，並確定Ul的工作電壓。Ul的靜態電流決定Q3和Q7的靜態電流。Rl和R23將Q3，Q7讀出的電流轉化為電壓，並由Ql和QlO緩衝後送給一對互補NPN和PNP構成的電壓放大級Q2和Qll完成電壓放大。R15和R17構成大環路負反饋網絡，電阻R15的一端接輸出，一端接Ul的反相輸入端，取值範圍在500-2000歐之間。R17—端接Ul的反相輸入端，另外一端接地。C8構成高頻補償電容，C8的一端接Ul的輸出端，一端接Ul的反相輸入端，取值範圍在100-2000PF之間。通過調節C8的容量來調節放大器的頻率響應。R12構成Ul的負載電阻，R12的一端接Ul的輸出端，一端接地，取值範圍在100-2000歐姆之間。
[0028]本實用新型在不增加成本，不使用特殊元件的情況下，實現了挑戰現代音頻測試極限的超低失真0.0003%, (20Hz-20kHz全頻低於0.0005% )和超寬頻響放大(0_500kHz ；+0，-3dB);互調失真(MD)測試結果中，所有噪音和失真成分均低與llOdB。電流模放大器全功率帶寬接近於閉環帶寬，轉換速率隨輸入信號幅度線性增長，這些特點同傳統電壓模放大器完全不同，實現了超低失真和超高速放大。超低失真，高速放大特性才可以具備超凡入聖的高保真度和音樂再現能力。保證了產品性能的一致性和可靠性，並實現了更高性能的技術指標。
[0029]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種電流模音頻放大器，其特徵在於，由運放電流讀出型電壓控制電流源、電壓增益級、輸出緩衝級、負反饋電路、高頻補償電路和偏置電路組成；所述運放電流讀出型電壓控制電流源連接電壓增益級；所述電壓增益級連接輸出緩衝級；所述負反饋電路連接運放電流讀出型電壓控制電流源；所述高頻補償電路和偏置電路分別連接運放電流讀出型電壓控制電流源。
2.根據權利要求1所述的電流模音頻放大器，其特徵在於，所述運放電流讀出型電壓控制電流源包括通用單通道運算放大器U1、第三三極體Q3、第一電阻R1、第二電阻R2、第一三極體Q1、第一二極體D1、第六電容C6、第六電阻R6、第七三極體Q7、第二二極體D2、第九電容C9、第十九電阻R19、第十三極體Q10、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24 ;所述第三三極體Q3發射極連接運算放大器Ul的第7管腳；所述第一電阻R1、第一三極體Ql的基極連接第三三極體Q3的集電極；所述第一二極體Dl負極連接第三三極體Q3的集電極，正極連接地；所述第六電容C6 —端連接第三三極體Q3的集電極，另一端連接地；所述第六電阻R6 —端連接第一三極體Ql的發射極，另一端連接地；所述第七三極體Q7的發射極連接運算放大器Ul的第4管腳；所述第二二極體D2的正極連接第七三極體Q7的基極，負極連接地；所述第九電容C9的一端連接第七三極體Q7的基極，另一端連接地；所述第十九電阻R19 一端接地，另一端連接第十三極體QlO的發射極；所述第二十三電阻R23、第十三極體QlO的基極連接第七三極體Q7的集電極。
3.根據權利要 求2所述的電流模音頻放大器，其特徵在於，所述電壓增益級包括第二三極體Q2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第三二極體D3、第二十一電阻R21、第二十二電阻R22、第十一三極體Qll及第二十五電阻R25;所述第三電阻R3 —端連接第二三極體Q2的發射極，另一端連接第一電阻R1、第二電阻R2及第一三極體Ql的集電極；所述第四電阻R4 —端連接第二三極體Q2的基極，另一端連接第一三極體Ql的發射極；所述第五電阻R5 —端連接第二三極體Q2的集電極，另一端接地；所述第三二極體D3正極連接第二三極體Q2的集電極，負極連接第十一三極體Qll的集電極和第二十一電阻R21 ;所述第二十二電阻R22—端連接第十三極體QlO的發射機,另一端連接第十三極體QlO的基極；所述第二十五電阻R25 —端連接第^ 三極體Qll的發射極，另一端連接第二十三電阻R23、第二十四電阻R24及第十三極體QlO的集電極。
4.根據權利要求3所述的電流模音頻放大器，其特徵在於，所述輸出緩衝級包括第五三極體Q5、第七電阻R7、第而是電阻R20、第九三極體Q9、第一電容Cl、第二電容C2、第十電容ClO及弟^ 電容Cll ;所述第一電容Cl的一端、第二電容C2的一端、第五三極體Q5的集電極連接正15V，第一電容Cl、第二電容C2的另一端分別連接地；所述第五三極體Q5的基極連接第二三極體Q2的集電極；所述第五三極體Q5的發射極通過第七電阻R7連接音頻放大器輸出端；所述第九三極體Q9的發射極通過第二十電阻R20連接音頻放大器輸出端；所述第九三極體Q9的基極連接第十一三極體Qll的集電極；所述第十電容ClO的一端、第i 電容Cll的一端、第九三極體Q9的集電極連接負15V,第十電容C10、第^ 電容Cll的另一端分別連接地。
5.根據權利要求2所述的電流模音頻放大器，其特徵在於，所述負反饋電路包括第十電阻R10、第十五電阻R15及第十七電阻R17 ;所述第十電阻RlO —端連接運算放大器Ul的第6管腳，另一端連接放大器輸出端；所述第十五電阻R15 —端連接運算放大器Ul的第I管腳，另一端連接放大器輸出端；所述第十七電阻R17—端連接運算放大器Ul的第2管腳，另一端連接地。
6.根據權利要求2所述的電流模音頻放大器，其特徵在於，所述高頻補償電路包括第八電容CS ;所述第八電容CS —端連接運算放大器Ul的第2管腳，另一端連接運算放大器Ul的第6管腳。
7.根據權利要求1至6任一權利要求所述的電流模音頻放大器，其特徵在於，所述偏置電路包括第十二電阻R12 ;所述第十二電阻R12 —端連接運算放大器Ul的第6管腳，另一端連接地 。
【文檔編號】H03F3/20GK203800893SQ201420119514
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】王豐碩 申請人:王豐碩