電晶體音頻功放輸出級加速電路的製作方法
2023-07-21 09:23:01
專利名稱：電晶體音頻功放輸出級加速電路的製作方法
技術領域：
本發明描述一種電晶體音頻功放輸出級的加速方法，利用小功率電晶體轉換速率高的特性來彌補大功率電晶體的缺陷，加速輸出級的轉換速率，從而消除電晶體音頻功放的瞬態互調失真。適用於組合音響、擴音機、DVD機和電視機等有電晶體音頻功放的領域。
背景技術：
電晶體音頻功放的靜態指標很好，但是，實際放音樂時卻不好聽。公認的原因是電晶體音頻功放的瞬態互調失真很大。產生瞬態互調失真的因素有很多，其中主要的有如下幾種
①消振電容的影響；
②開環增益過大，負反饋過深；
③放大器轉換速率不夠；
如果解決了以上3個問題，瞬態互調失真也就基本解決了。那我們來看看在現有的技術條件下，這些問題解決得怎麼樣了。第①個是消振電容的問題，主要是因為功放用電晶體的高頻特性不好而引起自激振蕩，為了消除自激振蕩而在電路中加入了消振電容。現在的功放用小信號放大電晶體高頻特性都有了很大的改善，所以消振電容都用得很小了。由消振電容而產生的瞬態互調失真比以前降低了很多。第②個是開環增益過大，負反饋過深的問題。由於電晶體功放的開環指標不高，只得依靠深度的負反饋來改善指標，使得電晶體功放的開環增益往往做得很大，也使得瞬態特性變差。解決這個問題的方法是採用線性好的電晶體，而且配對使用；多加局部負反饋；提高電晶體功放的開環指標。現在，這個問題也已經解決得很好了。那麼還有最後一個問題，就是放大器轉換速率不夠的問題。現在，小信號放大器的轉換速率已經做得很好，能達到2000V/ uS的性能，這在音頻領域是綽綽有餘了。但是，電晶體音頻功放的大功率輸出級轉換速率一直上不去。而且，在現有技術條件下， 電晶體音頻功放用的大功率輸出電晶體轉換速率還沒有更好的解決辦法。本發明的方法就是利用小功率電晶體轉換速率高的特點來彌補大功率輸出電晶體轉換速率的不足。
發明內容
下面結合附圖
來說明本發明方法的具體實施圖中的H-IN和L-IN都是來自推動級的信號，Ql和Q2是大功率輸出管，Q3至Q8是用本發明的方法並聯的較小功率電晶體，Ql 至Q8的電流放大係數都是相等的。由於B極限流電阻的作用，使得Q3的輸出功率是Ql的 1/2 (2分之1，下同)；Q5的輸出功率是Q3的1/2;以此類推。假設在某一時刻，來自H-IN 的上升信號速率過快，使得Ql的速率跟不上，這就表現為OUT端的電壓相對於H-IN端來說是降低了，這個降低的電壓使得Q3的電流加大，Q3加大的部分只能補償因Ql變化慢而減小的電流的1/2，沒有補償的那1/2又使得Q5的電流加大，同樣，Q5也只能補償經過Q3補償後剩下的那個1/2;以此類推。那麼到哪一級才會補償完全呢？這要看具體的電路，比如說B極是64R輸出功率為1/2 W的小功率那一級，確信不會出現轉換速率的問題，那麼，就在這一級用兩隻B極都串接64R的同型號較小功率電晶體並聯，這樣就能完全補償因Ql變化慢而減小的電流。還有一個情況要說明一下Q3自身也會出現轉換速率不夠的問題，本來Q3的任務是要補償因Ql變化慢而減小的電流的1/2的，而現在，實際補償的不到1/2， 由Q3自身變化慢而引起的電流減小那部分還是由Q5來補償其1/2的，以此類推。附圖的右半部分是場效應電晶體功放電路的接法。和現有的輸出級用多隻大功率電晶體並聯電路相比，本發明的方法具有明顯的優勢。多隻大功率電晶體並聯時，多隻電晶體是同一個作用方向而不是互補的，這樣就不能消除瞬態互調失真。而且，大功率電晶體的轉換速率比不上小功率電晶體。如果是在集成電路裡，同時集成多隻大功率電晶體在技術上也是難以實現的。本發明的方法不但適用於分立原件電路，在集成電路裡更加有優勢。在集成電路裡，可以控制雙極型電晶體的電流放大係數來分配各個較小功率電晶體的輸出功率；如果是場效應電晶體，可以控制跨導係數來分配各個較小功率電晶體的輸出功率。本發明的方法還有附帶的幾個作用由於加速了輸出級的轉換速率，該善了電晶體音頻功放的高頻特性，使得消振電容可以減小甚至完全去除。進一步改善了電晶體音頻功放的瞬態互調失真。同時，由於改善了大功率輸出級的小信號特性，使得電路的開環指標提高，開環增益可以降低，減小了閉環狀態的負反饋深度。這又能使電路的瞬態互調失真得以改善。改善了大功率輸出級的小信號特性，也使得小音量時的音色更好。電晶體音頻功放往往都是工作在「小音量」的狀態。相對與最大輸出功率，正常使用時的電晶體音頻功放都是工作在很小的音量狀態。比如，最大100W的電晶體音頻功放，實際聽音時往往是在5W 以下。
權利要求
1.電晶體音頻功放輸出級加速電路，其特徵是在末級輸出管位置並聯多隻較小功率的電晶體，這些較小功率的電晶體輸出功率明顯小於末級輸出管。
2.如權利要求1所述的電晶體音頻功放輸出級加速電路，其特徵是這些並聯的較小功率的電晶體輸出功率是按照如下組合排列1/2末級輸出管功率；1/4末級輸出管功率； 1/8末級輸出管功率；1/16末級輸出管功率；以此類推，直到一個合適的數量為止。
3.如權利要求2所述的電晶體音頻功放輸出級加速電路，其特徵是按照如此組合排列的較小功率的電晶體，其最小輸出管功率的電晶體是由兩隻輸出功率相同的電晶體並聯組合。
全文摘要
本發明描述一種電晶體音頻功放輸出級的加速方法，利用小功率電晶體轉換速率高的特性來彌補大功率電晶體的缺陷，加速輸出級的轉換速率，從而消除電晶體音頻功放的瞬態互調失真。本發明的方法還可以改善電晶體音頻功放的高頻特性從而減小消振電容；改善小信號時的線性從而降低開環增益。具體的實現方法是末級輸出管並聯上較小功率電晶體，在雙極型電晶體的B極或場效應電晶體的S極串聯電阻，分配各個較小功率電晶體的輸出功率。適用於組合音響、擴音機、DVD機和電視機等有電晶體音頻功放的領域。
文檔編號H03F3/20GK102577109SQ201180001449
公開日2012年7月11日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者胡章儒 申請人:胡章儒