音頻放大器的製作方法

2023-08-02 15:19:31 1

專利名稱：音頻放大器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種音頻放大器。
背景技術：
目前人們習慣於採用電壓而不是電流作為信號，並通過處理電壓信號來設計音頻放大器。由於傳統的電壓型放大電器它的_3db閉環帶寬與閉環增益的乘積是常數，當帶寬向高頻區域擴展時，增益成比例下降，並造成放大器工作不穩定，易自激。它在處理信號時由於電路內部各節點電壓擺幅大，對電晶體極間電容充放電時間長，從而造成輸出電壓的轉換速率很低。由於電壓型放大器內部結構為多級電壓放大，因此造成多級電壓、電流，電流、電壓變換，電路結構複雜，失真加大。
發明內容針對上述不足，本實用新型提供一種電流模式跨導線性音頻放大器。本實用新型的目的是這樣實現的一種音頻放大器，供電電源為VCC正電源端、VEE負電源端；放大器輸入級為差分互補架構，差分互補輸入級正電源一側分別接鏡像電流源C的低阻端B3和鏡像電流源E的低阻端B5 ;差分互補輸入級負電源一側分別接鏡像電流源D的低阻端B4和鏡像電流源F的低阻端B7 ；電流源1、電流源J接入差分互補輸入級為差分互補輸入級提供偏置橫流；鏡像電流源C的高阻端A3與鏡像電流源D的高阻端A4通過放大器溫度補償、輸出級靜態電流調整網絡相連接構成電壓放大級；鏡像電流源E的高阻端A5與鏡像電流源H的低阻端B6相連接構成電流傳輸級，鏡像電流源H的高阻端A6與三極體Q16的發射極連接構成電流源負載射極跟隨器；鏡像電流源F的高阻端A7與鏡像電流源G的低阻端B8相連接構成電流傳輸級，鏡像電流源G的高阻端AS與三極體Q20的發射極連接構成電流源負載射極跟隨器；輸出緩衝級輸入端一端與三極體Q16的發射極相連接、另一端與三極體Q20的發射極相連接；輸出級與輸出緩衝級相連接；三極體Q29用來平衡鏡像電流源C的低阻端B3與鏡像電流源E的低阻端B5之間的電位差；三極體Q30用來平衡鏡像電流源D的低阻端B4與鏡像電流源F的低阻端B7之間的電位差；三極體Q16的集電極與正電源連接，基極與電壓放大級連接；三極體Q20的集電極與負電源連接，基極與電壓放大級連接；鏡像電流源C高阻端A3的三極體Q7的基極和集電極之間接電容C3 ；鏡像電流源D高阻端A4的三極體Q9的基極和集電極之間接電容C4 ;鏡像電流源G高阻端A8的三極體Q19的基極和集電極之間接電容C5 ;鏡像電流源H高阻端A6的三極體Q17的基極和集電極之間接電容C6 ;輸出級與差分互補輸入級負輸入端連接有負反饋網絡。鏡像電流源E的低阻端B5與鏡像電流源C的低阻端B3之間連接有電容Cl ;鏡像電流源F的低阻端B7與鏡像電流源D的低阻端B4之間連接有電容C2。所述鏡像電流源E的低阻端B5與所述電容Cl之間還可通過二極體連接，所述鏡像電流源F的低阻端B7與所述電容C2之間可通過另一個二極體連接；它是利用二極體上O. 6V的壓降，使鏡像電流源E的低阻端B5與鏡像電流源C的低阻端B3之間和鏡像電流源F的低阻端B7與鏡像電流源D的低阻端B4之間的電位平衡，進一步穩定電路的工作狀態。所以上述二極體也可以用採三極體，其具體連接方式為所述鏡像電流源E的低阻端B5與所述電容Cl之間通過三極體Q29連接，其中所述三極體Q29的發射極接所述鏡像電流源E的低阻端B5，所述三極體Q29的集電極與基極接所述電容Cl ;所述鏡像電流源F的低阻端B7與所述電容C2之間通過三極體Q30連接，其中所述三極體Q30的發射極接所述鏡像電流源F的低阻端B7，所述三極體Q30的集電極和基極接所述電容C2。電容Cl、C2、C3、C4、C5、C6起到穩定放大器工作防止放大器自激作用。工作原理當差分互補輸入級正輸入端電位升高鏡像電流源C的低阻端B3電位降低、鏡像電流源C的高阻端A3電位升高，同時鏡像電流源D的低阻端B4電位升高、鏡像電流源D的高阻端A4電位升高，鏡像電流源C的高阻端A3三極體集電極電流加大、鏡像電流源D的高阻端A4三極體集電極電流減小，最後電壓放大級電位升高，理論上放大器在沒有接有負反饋網絡的前提下其開環增益為無窮大。當差分互補輸入級正輸入端電位升高鏡像電流源E的低阻端B5電位升高低阻端B5三極體集電極電流減小高阻端A5三極體集電極電流減小，同時鏡像電流源H的低阻端B6三極體集電極電流減小高阻端A6三極體集電極電流減小；差分互補輸入級正輸入端電位升高鏡像電流源F的低阻端B7電位降低低阻端B7三極體集電極電流增加高阻端A7三極體集電極電流增加，同時鏡像電流源G的低阻端B8三極體集電極電流增加高阻端AS三極體集電極電流增加。鏡像電流源E與鏡像電流源H連接、鏡像電流源F與鏡像電流源G連接構成電流傳輸級其作用是減小輸出緩衝級電晶體結電容充放電時間從而拓寬音頻放大器的頻響。當差分互補輸入級正輸入端電位降低音頻放大器工作過程為上述的逆過程。最後完成音頻信號的放大。由於採用了本實用新型所述的技術方案，本放大器除電流-電壓變換級和電壓-電流變換級有大的擺幅外，其它各節點電壓擺幅極小，足見它的速度極高。就其內部結構來看，由於電流在傳輸過程中，中間無電阻，這樣又降低了其本底噪音。而且結構簡單實用。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型所述音頻放大器的一個實施例的具體電路圖。圖2是圖1的簡化方框原理圖。
具體實施方式
結合圖1和圖2，所述音頻放大器，供電電源為VCC正電源端、VEE負電源端；放大器輸入級為差分互補架構，差分互補輸入級正電源一側分別接鏡像電流源C的低阻端B3和鏡像電流源E的低阻端B5 ;差分互補輸入級負電源一側分別接鏡像電流源D的低阻端B4和鏡像電流源F的低阻端B7 ；電流源1、電流源J接入差分互補輸入級為差分互補輸入級提供偏置橫流(本實施例中的電流源實際上可以用電壓源連接電阻的方式實現代換，只是這種代換產生的偏置橫流容易受電壓源電壓波動、電阻的溫度飄移等因素影響，所以一般不建議使用)；鏡像電流源C的高阻端A3與鏡像電流源D的高阻端A4通過放大器溫度補償、輸出級靜態電流調整網絡相連接構成電壓放大級；鏡像電流源E的高阻端A5與鏡像電流源H的低阻端B6相連接構成電流傳輸級，鏡像電流源H的高阻端A6與三極體Q16的發射極連接構成電流源負載射極跟隨器；鏡像電流源F的高阻端A7與鏡像電流源G的低阻端B8相連接構成電流傳輸級，鏡像電流源G的高阻端A8與三極體Q20的發射極連接構成電流源負載射極跟隨器；輸出緩衝級輸入端一端與三極體Q16的發射極相連接、另一端與三極體Q20的發射極相連接；輸出級與輸出緩衝級相連接；三極體Q29用來平衡鏡像電流源C的低阻端B3與鏡像電流源E的低阻端B5之間的電位差；三極體Q30用來平衡鏡像電流源D的低阻端B4與鏡像電流源F的低阻端B7之間的電位差；三極體Q16的集電極與正電源連接，基極與電壓放大級連接；三極體Q20的集電極與負電源連接，基極與電壓放大級連接；電容Cl分別與鏡像電流源C的低阻端B3和鏡像電流源E的低阻端B5經過Q29連接；電容C2分別與鏡像電流源D的低阻端B4和鏡像電流源F的低阻端B7經過Q30連接，電容C3分別與鏡像電流源C高阻端A3內的三極體Q7的基極和集電極連接；電容C4分別與鏡像電流源D高阻端A4內的三極體Q9的基極和集電極連接，電容C5分別與鏡像電流源G高阻端AS內的三極體Q19的基極和集電極連接；電容C6分別與鏡像電流源H高阻端A6內的三極體Q17的基極和集電極連接，電容Cl、C2、C3、C4、C5、C6起到穩定放大器工作防止放大器自激作用；輸出級與差分互補輸入級負輸入端連接有負反饋網絡。工作原理當差分互補輸入級正輸入端電位升高鏡像電流源C的低阻端B3電位降低、鏡像電流源C的高阻端A3電位升高，同時鏡像電流源D的低阻端B4電位升高、鏡像電流源D的高阻端A4電位升高，鏡像電流源C的高阻端A3三極體集電極電流加大、鏡像電流源D的高阻端A4三極體集電極電流減小，最後電壓放大級電位升高，理論上放大器在沒有接有負反饋網絡的前提下其開環增益為無窮大。當差分互補輸入級正輸入端(+IN)電位升高鏡像電流源E的低阻端B5電位升高低阻端B5三極體集電極電流減小高阻端A5三極體集電極電流減小，同時鏡像電流源H的低阻端B6三極體集電極電流減小高阻端A6三極體集電極電流減小；差分互補輸入級正輸入端電位升高鏡像電流源F的低阻端B7電位降低低阻端B7三極體集電極電流增加高阻端A7三極體集電極電流增加，同時鏡像電流源G的低阻端B8三極體集電極電流增加高阻端A8三極體集電極電流增加。鏡像電流源E與鏡像電流源H連接、鏡像電流源F與鏡像電流源G連接構成電流傳輸級其作用是減小輸出緩衝級電晶體結電容充放電時間從而拓寬音頻放大器的頻響。當差分互補輸入級正輸入端電位降低音頻放大器工作過程為上述的逆過程，在此不再贅述。
權利要求1.一種音頻放大器，包括供電電源(VCC、VEE)、電流源(1、J)、鏡像電流源(C、D、E、F、G、H)、輸入網絡、差分互補輸入級、負反饋網絡、溫度補償及輸出級靜態電流調整網絡、輸出緩衝級、輸出級；其特徵在於所述差分互補輸入級正電源一側分別接鏡像電流源(C)的低阻端(B3)和鏡像電流源(E)的低阻端(B5)，差分互補輸入級負電源一側分別接鏡像電流源(D)的低阻端(B4)和鏡像電流源(F)的低阻端(B7);鏡像電流源(C)的高阻端(A3)與鏡像電流源(D)的高阻端(A4)連接所述溫度補償及輸出級靜態電流調整網絡；鏡像電流源(E)的高阻端(A5)與鏡像電流源⑶的低阻端(B6)相連接；鏡像電流源(F)的高阻端(A7)與鏡像電流源(G)的低阻端(B8)相連接；鏡像電流源(C)高阻端(A3)的三極體(Q7)的基極和集電極之間接電容(C3);鏡像電流源⑶高阻端(A4)的三極體(Q9)的基極和集電極之間接電容(C4);鏡像電流源(G)高阻端(A8)的三極體(Q19)的基極和集電極之間接電容(C5);鏡像電流源(H)高阻端(A6)的三極體(Q17)的基極和集電極之間接電容(C6)。
2.根據 權利要求1所述音頻放大器，其特徵在於所述供電電源為正電源端(VCC)和負電源端(VEE)。
3.根據權利要求1所述音頻放大器，其特徵在於所述負反饋網絡連接在所述輸出級和差分互補輸入級的負輸入端之間。
4.根據權利要求1所述音頻放大器，其特徵在於所述鏡像電流源(E)的低阻端(B5)與所述差分互補輸入級正電源一側通過二極體連接；所述鏡像電流源(F)的低阻端(B7)與所述差分互補輸入級負電源一側通過另一個二極體連接。
5.根據權利要求1所述音頻放大器，其特徵在於所述溫度補償及輸出級靜態電流調整網絡連接在所述鏡像電流源(C)的高阻端(A3)與鏡像電流源(D)的高阻端(A4)之間。
6.根據權利要求1所述音頻放大器，其特徵在於所述鏡像電流源(E)的高阻端(A5)與鏡像電流源(H)的低阻端(B6)相連接構成電流傳輸級，所述鏡像電流源(H)的高阻端(A6)與三極體(Q16)的發射極連接構成電流源負載射極跟隨器；所述鏡像電流源(F)的高阻端(A7)與鏡像電流源(G)的低阻端(B8)相連接構成電流傳輸級；所述鏡像電流源(G)的高阻端(AS)與三極體(Q20)的發射極連接構成電流源負載射極跟隨器；所述輸出緩衝級輸入端一端與三極體(Q16)的發射極相連接、另一端與三極體(Q20)的發射極相連；所述輸出級與輸出緩衝級相連。
7.根據權利要求1或2或3或4或5或6所述音頻放大器，其特徵在於所述電流源(I)由二極體(D1、D2)、電阻(Rl)和三極體(Q28)構成；所述電流源(J)由二極體(D3、D4)、電阻(R2)和三極體(Q27)構成；所述鏡像電流源(C)由電阻(R6、R7)、三極體(Q5、Q6、Q7)構成；所述鏡像電流源⑶由電阻(R8、R9)、三極體(Q8、Q9、Q10)構成；所述鏡像電流源(E)由電阻(RIO、R11)、三極體(Q13、Q14)構成；所述鏡像電流源(F)由電阻(R12、R13)、三極體(Q11、Q12)構成；所述鏡像電流源(G)由電阻(R16、R17)、三極體(Q18、Q19)構成；所述鏡像電流源(H)由電阻(R14、R15)、三極體(Q15、Q17)構成；所述輸入網絡由電阻(R5、R7)、電容(C7)構成；所述差分互補輸入級由四隻三極體(Q1、Q2、Q3、Q4)構成；所述負反饋網絡由二隻電阻(R24、R25)構成；所述溫度補償及輸出級靜態電流調整網絡由電阻(R21、R22、R23)和三極體(Q25、Q26)構成；所述輸出緩衝級由電阻(R18)、三極體(Q2UQ22)構成；所述輸出級由電阻(R19、R20)、三極體(Q23、Q24)構成。
8.根據權利要求1或2或3或4或5或6所述音頻放大器，其特徵在於所述鏡像電流源(E)的低阻端(B5)與鏡像電流源(C)的低阻端(B3)之間連接有電容(Cl);鏡像電流源(F)的低阻端(B7)與鏡像電流源⑶的低阻端(B4)之間連接有電容(C2)。
9.根據權利要求8所述音頻放大器，其特徵在於所述鏡像電流源(E)的低阻端(B5)與所述電容(Cl)之間通過三極體(Q29)連接，其中所述三極體(Q29)的發射極接所述鏡像電流源(E)的低阻端(B5)，所述三極體(Q29)的集電極與基極接所述電容(Cl);所述鏡像電流源(F)的低阻端(B7)與所述電容(C2)之間通過三極體(Q30)連接，其中所述三極體(Q30)的發射極接所述鏡像電流源(F)的低阻端(B7)，所述三極體(Q30)的集電極和基極接所述電容(C2)。
10.根據權利要求8所述音頻放大器，其特徵在於所述鏡像電流源(E)的低阻端(B5)與所述電容(Cl)之間通過二極體連接；所述鏡像電流源(F)的低阻端(B7)與所述電容(C2)之間通過另一個二極體連接。
專利摘要本實用新型涉及一種結構簡單、工作穩定的音頻放大器，包括供電電源、電流源、鏡像電流源、輸入網絡、差分互補輸入級、負反饋網絡、溫度補償及輸出級靜態電流調整網絡、輸出緩衝級、輸出級；音頻由輸入級電路輸入，電壓信號變成電流信號，該電流信號經電流傳輸級電路傳輸到電流、電壓變換電路，轉變成電壓信號，該電壓信號經驅動電路和輸出電路輸出。電流模式電路可以解決電壓模式電路所遇到的一些問題，在轉換速度、頻帶帶寬、動態範圍、噪聲及失真度等方面獲得更優良的性能，在音頻領域可以完全取代電壓模式的電子電路。
文檔編號H03F3/45GK202918248SQ20122038129
公開日2013年5月1日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者劉洪波 申請人:劉洪波