電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路的製作方法

2023-05-19 08:01:41 2

專利名稱：電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路的製作方法
電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路
所屬領域
本發明涉及一種電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路，這種功率放大電路 可有三種表現形式電晶體"共源——共漏"、"共漏——共柵——共漏"和"共 源——共柵——共漏"串接單端直耦甲類功率放大電路。
背景技術：
最近些年，真空管功放巻土重來，大有力立主功放高端市場之勢。儘管真空 管功放拖著一個傻、大、黑、粗、無限慵懶的身軀，並對能源和資源造成了巨大 的吞噬，但它那至清至醇的宛如天籟之音卻令人神往，讓我們回味雋永。
經典的，在音響界被津津樂道、信受追棒、譽為美聲最高境界的真空管直熱 式三極體單管甲類放大器，其音色更是美麗如水。關於它靚聲的秘訣，專家道出 了其中的奧秘"我們之所以花費這樣大的代價造一臺單管甲類300B膽機，主要
就是為了聽它那豐富的偶次諧波，可以激發人們聽感的美麗泛音"。在《實用電子
文摘》1995年第6期的"電子管單管甲類放大器與膽王300B"文章中，資深專家 梁先生同時提示我們"我們在列出單管放大所具有的特長後，也需要看到它的短 處是很多的，可以說除了靚聲的長處以外其他都是不足；首先是效率低， 一臺單 管甲類放大的膽機，它的陽極效率絕不可能超過25%，若是算上燈絲和前置推動 部份的耗電，則整機的效率也許只有10%……"。
現代聲學理論認為輸出信號中的偶次諧波有益於激發人們的聽感，使聲音 更加豐富、圓潤。最宜用來改善現代音源在採集過程中因插入數碼處理而使還聲 後附加出現乾澀、尖刺金屬聲的現象。電晶體功放的音質先天不足，除了管子特 性、供電、耦合方式與真空管功放有所差異之外，最主要的原因是輸出信號中可 貴的偶次諧波因使用了高輸出效率的推輓輸出電路被自動抵消，因而這種乾澀尖 刺韻所謂數碼聲在使用電晶體功放時表現得尤為突出。
在音頻功率放大器的輸出信號中，偶次諧波中的二次諧波是引起失真的主要
諧波成份。而對於電晶體"共源"、"共柵"、"共漏"三個基本組態電路，其中的 "共源"、"共柵"組態電路由於電壓增益較高，因而產生的非線性失直最大，"共 漏"組態電路電壓增益小於l，所以產生的非線性失真較小。為便於以後的分析對 比，我們在波形分解圖中只畫出基波和二次諧波成份，番將基波記為字母C;"共 漏"電路產生的二次諧波分量記為字母B;忽略"共源"、"共柵"電路在頻率高
端放大的差距，並將它們產生的二次諧波分量均記為字母A，其中ICWAI叫BI。
圖1A和圖1B是傳統經典的電晶體單端推輓輸出的電路原理及其波形的分解 和二次諧波消除示意圖，其中圖1A是互補式、圖1B是完全對稱式。
在圖1A的互補式單端推挽功率放大電路中，上輸出管Q2的輸出電流&與下 輸出管Q,的輸出電流&中均包含有同為B分量的二次諧波，由於^與&互為反 相，在合成的^&一&輸出電流中，這兩個同為B分量的二次諧波因為相位相反 而被自行抵消，使得負載RL上不出現偶次諧波。
在圖1B的完全對稱式單端推挽功率放大電路中、上輸出管Q2的輸出電流紐 中包含B分量的二次諧波。下輸出管的輸出電流^中包含A分量的二次諧波， 由於^S2與^m互為反相、在合成的^M輸出電流中，這兩個分別為B和A 分量的二次諧波，因為相位相反而被抵消為B—A。在通常的電路中、處於"共源" 組態電路的(^管被施加的負反饋量一般不大，因而|刈>>問。也就是說，在輸出信 號中包含了B—A的偶次諧波分量，且不可忽略。由此可見、圖1B的完全對稱式 單端推挽功率放大電路雖對偶次諧波有抑制作用，但效果並不顯著，使輸出信號 中餘存了B—A分量的偶次諧波。對此、電路專家的評論是"由於完全對稱電路 具有眾多優點和應用範圍廣，所以一躍成了直流功率放大的標準電路，以它那豪 爽、躍動感強的音色徵服了發燒友的心"(見《實用電子文摘》1995年第8期第6 頁)。但是、這個B—A的偶次諧波分量是由雙管的推挽電路獲得的，這個比例只 相當於單管的"共源"或"共柵"甲類放大的一半不到。因此、要想獲得更大比 例的偶次諧波還得另覓它法。
按照以往的經驗要想讓電晶體功放在輸出信號中也富含偶次諧波，就必須 使用單管甲類放大。而單管甲類放大、不但輸出功率小，且輸出負載必須是一個 碩大、笨重卻又價格高昂的單端輸出變壓器。如果非得採用這種方法，那就會使
素以外觀精巧、結構緊湊、高效率、大功率、低成本而著稱的電晶體功放的所有 優勢都喪失殆盡。
假如我們能夠在確保輸出信號中富含偶次諧波的同時，將原先甲類放大所必 須的碩大、笨重且價格高昂的單端輸出變壓器進行無直流磁通的小型化，甚至進 而將這個單端變壓器徹底革除，讓輸出負載直耦，那我們非但可以了卻電晶體功 放低音質不再的夙願，而且還可以繼續秉承電晶體外觀精巧、高效率、低成本等 種種優良品性，讓電晶體功放重新回歸到音響世界的主流社會。
為了實現甲類單端輸出變壓器的小型化和電路中偶次諧波與單端直耦的共
存，《電子報》2006年合訂本上冊第276頁給出了一個方案——"用推輓輸出變壓 器製作300B單端輸出機"(見圖2A)。該電路的指導思想是通過讓輸出變壓器鐵 芯的無直流磁化，從而可用低成本和重量更輕、體積更小的推輓輸出變壓器來取 代高成本、大體積、重量重的原單端輸出變壓器。在電路中、只用來產生抵消直 流勵磁電流的6P3P管並不參與輸出信號的功率放大，白白消耗了末級一半的輸入 功率。
為了將甲類單端輸出變壓器徹底革除，在電路中實現耦次諧波與單端直耦的 共存，《實用影音技術》1999年第8期第53頁提供了一個方案——"20W—300W 甲類放大器通用電路"(見圖2B)。
該電路實現了偶次諧波與單端直耦的共存、雖是一款真正的單端甲類功放， 然而與圖2A電路如出一轍。圖2B電路中作為輸出管TV3的恆流源負載Tr7並未參 與信號的功率放大，它只為負載RL從電源中心地向電源一Ve提供續流，目的是讓 負載RL中無直流通過，這樣負載才能實現直耦。與圖2A電路一樣，圖2B電路 也白白地消耗了一半的輸入功率，餘下一半才能用作正常的甲類放大。這樣算下 來，圖2A圖2B電路的電源轉換率實際只有甲類放大效率的一半，雖然因此換得 了偶次諧波和靚聲以及整機體積、重量、製作成本的下降，但對能源如此巨大的 浪費，現已不合時宜，必須繼續改進。
為了實現偶次諧波與單端直耦共存，但又不致讓電路應有的甲類功率放大的 電源轉換效率如圖2A和2B —樣被大幅降低，重新研究分析現有能作低阻輸出的 電晶體串接放大電路很有必要。
低阻輸出的電晶體串接放大電路的最簡形式是"共源——共漏"電路，它的
前身是真空管SRPP[(Shunt Reglated Puch——Pull)意為並聯調節式推挽]電路。 SRPP電路的結構如圖3A所示
電路由一個共陰極電路作下管， 一個陰極跟隨器作上管接成串接放大。其中 共陰極放大器的電壓放大倍數近於ix，陰極跟隨器的電壓器放大倍數近於l，整體 放大倍數近於y，故又稱作膽"跟隨器。
SRPP電路在電晶體電路中被翻版後的對應形式為"共源——共漏"電路，圖 3B是它的電路圖。
囿於真空管SRPP電路模式的桎梏，構成電晶體"共源——共漏"電路中的 兩隻管子，尤其是上管即共漏電路必須採用與真空管柵極負電壓偏置特性相似的 結型或耗盡型場效應管，否則電路無法正常工作。而這兩種管子僅適於作低功率、 小電流、小信號的前級放大，無法滿足今天我們對電晶體功放輸出大功率的需要， 這種電路的最大缺點是電路輸出端的零點飄移十分嚴重，根本無法固定。
雖然傳統的電晶體"共源——共漏"電路受到管子的限制無法作成大功率放 大，又因電路的結構使輸出端的零點飄移嚴重而只能作交流耦合，這二大缺陷甚 至讓我們在今天日趨直流化的電晶體功放中找不到它們的蹤跡。但它們的前身 SRPP電路在真空管電路中的上乘表現卻又令我們不得不刮目相看。SRPP電路的 輸出阻抗低，高頻特性好，在交流耦合工作模式的真空管功放中因其特性優良而 倍受青睞，好評如潮，在很多經典的真空管功放中都有應用。
為了能在電晶體直流功放電路中也能充分展現SRPP電路的低輸出阻抗等優 良特性，必須對目前具有低阻輸出特性，但仍處真空管版的串接放大電路進行重 新審視和徹底改造。
目前具有低阻輸出特性，但仍處於真空管版的電晶體串接放大電路可有"共 源——共漏"、"共源——共柵——共漏"和"共漏——共柵——共漏"三種形式。 以電晶體"共源——共漏"電路的改造為例
1、首先要將原電路中只適於作小信號放大的上輸出管由結型或耗盡型場效應 管換成能承受大電流、大功率的增強型場效應管，相應的下輸出管也要換成通用 的輸入特性為正偏的大功率形式。
2、 為確保更換上、下輸出管後電路的正常工作，兩隻輸出管的柵極需由原來 的負電壓偏置改為正電壓偏置。
3、 重新為上輸出管提供交流通路。
4、 增加一組電源，讓電路成為-士雙電源供電，以便輸出端與電源中心地間輸 出負載的直耦連接。
5、 為最終能實現輸出負載的直耦，必須徹底解決原電路輸出端電位波動過大， 無法確定的零點飄移問題。上輸出管的柵極不但要從原來的自給負偏置改為正偏 置，而且這個正偏置還需是一個具有負溫度係數補償特性的固定偏置和鉗位電路， 它使上輸出管的源極相對電源中心地間始終處於零電位狀態。
6、 原來的"共源——共漏"電路只能作小信號放大，如果照搬原先模式，就 會造成電路欠激勵、最終使電路無法正常工作。為此、還必須在電路的輸入端， 即下輸出管的柵極之前增加一級源極輸出，以提高電路的電流增益。

發明內容
本發明的任務就是要提供一種與圖2A和圖2B電路一樣，能夠實現偶次諧波 與單端直耦共存，但輸出效率遠遠超過圖2A和圖2B電路的新型甲類功率放大電 路——偶次諧波與單端直耦共存的電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路。
偶次諧波與單端直耦共存的本發明電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路可 有"共源——共漏"、"共漏——共柵——共漏"和"共源——共柵——共漏"三 種形式，其中的"共源——共漏"為最簡形式。
一、最簡式電晶體"共源——共漏"串接單端直耦甲類功率放大電路。
圖4B是一個經過上述6項徹底改造、完全走出了真空管電路的交流導電模式， 從只能作交流小信號放大，轉化為能夠完全適用於電晶體高保真直流甲類功放需 求的、電源效率為甲類放大正常值的偶次諧波與單端直耦共存的本發明電晶體"共 源——共漏"串接單端直耦甲類功率放大電路實用電路圖。
圖4A是本發明電晶體"共源——共漏"串接單端直耦甲類功率放大電路的原 理圖及其波形的分解和二次諧波的建立示意圖。
在本發明的最簡式——電晶體"共源——共漏"串接單端直耦甲類功率放大 電路原理圖的圖4A中，作為"共源——共漏"串接放大上輸出管Q2的漏極
源+ Vdd，柵極接有固定偏壓及鉗位電路WF，柵極是上輸出管Q2的信號輸入端，
它通過電容器Q接至下輸出管Q,的輸出端漏極，上管Q2的源極是功率放大器的
公共輸出端，輸出負載RL由此端接至電源中心地，上管Q2的源極同時還通過一
個小阻值電阻Rs.接至下輸出管Q,的漏極，上管的固定偏壓及鉗位電路Wf—端接 電源+VDD、 一端接電源中心地， 一端接上管Q2的柵極；下輸出管Qi的柵極是電 路信號的公共輸入端，它通過電容器Q接至信號源貨，柵極上分別有上偏電阻 Rc2接電源中心地和有下偏電阻Rci接至電源一Vss、 (^的源極接電源一Vss，漏極 為輸出端，它通過電容器C2向上管Q2的柵極提供驅動信號，漏極還通過小電阻 Rs接至上管的源極向公共負載RL提供輸出；在電路中、|+VDD|=|""VSS|。
在甲類偏置條件下、正弦信號1fe經電容器Ct接下輸出管Qi的柵極，由(^ 的漏極輸出電流^p其中包含Q基波和A分量的二次諧波；^分二路，由Qi 漏極、 一路經小電阻Rs到達上輸出管Q2的源極為負載RL提供輸出， 一路經電容 器Q為Q2柵極提供激勵信號f ; f與^反相，其中包含一Q和—A比例分 量的基波和二次諧波，經Q2同相跟隨後生成源極輸出電流^，化與f同相其中 包含基波C2和二次諧波分量一A+B。於是、經小電阻Rs來自下管Q,漏極的基波 d和二次諧波分量A與上管Q2輸出的基波C2和二次諧波分量一A+B因&與^ 相位相反在電路的輸出端、Rs和Q2源極的結點與電源中心地間的負載Rt上最後 合成為輸出電流&、基波QrC2—Q和二次諧波分量(一A+B) —A-一2A+B。由於IA一:HBI，所以電路最終的輸出信號中包含了至少大於一個A份量 以上比例的偶次諧波。
二、本發明的第二種表現形式電晶體"共漏——共柵——共漏"串接單端 直耦甲類功率放大電路。
圖5C是專利號99121322X的電晶體"共集一共基"、"共集——共基—— 共集"放大電路的原理圖。其中的"共集——共基——共集"電路由於引入了真 空管版的SRPP概念和模式，限於上輸出管的特性，電路只適於作小信號的交流 放大。
圖5B是將圖5C電路作了與圖4B電路相似的6項徹底改造和直流化後得到 的偶次諧波與單端直耦共存的本發明電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路的第
二種表現形式，電晶體"共漏——共柵——共漏"串接單端直耦甲類功率放大電 路的實用電路圖。
圖5A是本發明的第二種表現形式電晶體"共漏——共柵——^^漏"串接單 端直耦甲類功率放大電路的原理圖及其波形分解和二次諧波的建立示意圖。
圖5A與圖4A電路中的上輸出管部分完全相同，只是圖5A將圖4A電路中 的下輸出管"共源"組態電路用一個"共漏——共柵"電路取代。
在圖5A電路中，下輸出管的輸出端是共柵組態Q2的漏極，Q2的源極接Q, 的源極，Q2的柵極接輔助電源Vc5的正極。作為輸入極的Q,是一個源極輸出器， Qt的柵極上有上偏電阻&2接電源V(3的正端和有下偏電阻Rd接電源一Vss和電 源V(3的零電位端，柵極上還有電容器d接到信號源Tfe Ch的漏極接電源一VDD， 源極是輸出端與Q2的源極相連。在本電路中、|+VDDj=|-VDD|—|VG I。
在甲類偏置條件下，正弦信號豫經電容器Q接(^的柵極，由Qi的源極輸出 電流&，其中包含d的基波和B分量的二次諧波；&經Q2同相放大後，由Q2 的漏極輸出與&同相的電流&2、*2中包含有C2的基波和A+B分量的二次諧波； *2分二路，由Q2漏極、 一路經小電阻Rs到達上輸出管Q3的源極，一路經電容器 C2為上管Q3提供驅動信號至上輸出管Q3的柵極，,'與*2反相、其中包含 —C2的基波和一A—B分量的二次諧波，經Q3同相跟隨後生成源極輸出電流&、 其中包含基波C3和二次諧波分量一A。於是、經小電阻Rs來自下管Q2漏極的基 波C2和二次諧波分量A+B與上管Q3輸出的基波C3和二次諧波分量一A因&與
^b2相位相反，在電路的輸出端、Rs和Q3源極的結點與電源中心地間的負載RL上
最後合成為輸出電流勿=&—*2、基波QrC3—C2和二次諧波分量一2A—B，這樣 電路最終的輸出信號中包含了一2A—B分量的偶次諧波。
三、本發明的第三種表現形式電晶體"共源——共柵——共漏"串接單端 甲類功率放大電路。
圖6B是本發明的第三種表現形式電晶體"共源一共柵——共漏"串接單 端直耦甲類功率放大電路的實用電路圖。
圖6A是本發明的第三種表現形式電晶體"共源——共柵——共漏"串接單
端直耦甲類功率放大電路的原理圖及其波形的分解和二次諧波的建立示意圖。
圖6A與圖4A電路中的上輸出管部份完全相同，只是圖6A將圖4A電路中 的下輸出管"共源"組態電路用一個"共源——共柵"(源爾曼)電路取代。
在本發明三種表現形式中，圖6A的"共源——共柵——共漏"電路與圖5A 的"共源——共柵——共漏"-電路中的q2、 q3 "共柵——共漏"部分完全相同， 不同之處在於圖5A的輸入級Qt為"共漏"組態，而圖6A的輸入級Q,為"共源" 組態。
在圖6A電路中，輸入級(^被接成"共源"組態，它的柵極是電路信號的公
共輸入端，通過電容器Q接至信號源-私柵極上分別有上偏電阻RG2接輔助電源
VG的正端和有下偏電阻Ro,接電源一Vss和電源VG的零電位端，Q！的源極接電源 —Vss，漏極是輸出端與q2的源極相連。在本電路中、I+VddI-(VssI—IVc;I。
在甲類偏置條件下正弦信號貨經電容器C,接Qi的柵極，由Qi的漏極輸出 電流^，其中包含d的基波和A分量的二次諧波；^經q2同相放大後，由q2
的漏極輸出與同相的電流/d2、 &2中包含有C2的基波和2A分量的二次諧波； &2分二路，由q2漏極、 一路經小電阻Rs到達上輸出管q2的源極，一路經電容器
C2為上管q3提供驅動信號f至上輸出管q3的柵極；豫與&2反相，其中包含—
C2的基波和一2A分量的二次諧波，經q3同相跟隨後，生成源極輸出電流&，其 中包含基波C3和二次諧波分量—2A+B。於是、經小電阻Rs來自下管Q2漏極的 基波C2和二次諧波分量2A與上管q3輸出的基波C3和二次諧波分量一2A+B， 因&與&相位相反，在電路的輸出端Rs和q3源極的結點與電源中心地間的負載 RL上最後合成為輸出電流^T^一 *2，基波Co-C3—C2和二次諧波分量一4A+B。 這樣，電路最終的輸出信號中包含了一4A+B分量的偶次諧波。
比較本發明電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路的三種表現形式圖4A、圖 5A、圖6A電路與圖1A、圖1B傳統經典的單端推挽功率放大電路。從波形的分 解和二次諧波的消除或建立示意圖中可以看出圖1A傳統經典的互補型單端推挽 功率放大電路輸出信號中的偶次諧波趨於零，圖1B傳統經典的完全對稱式單端推 挽功率放大電路輸出信號中的偶諧波分量雖為B—A，但與基波Q)相比，所佔份 量不足單管甲類放大的一半。而本發明的三種表現形式電路輸出信號中均富含偶 次諧波，並分別為—2A+B、 一2A—B和一4A+B，十分接近或大大超過單管甲
類放大的偶次諧波與基波間的比例。
儘管本發明的三種表現形式圖4A、圖5A、圖6A電路與圖1A、圖1B傳統 經典的單端推挽功率放大電路一樣具有單端直耦的輸出形式，但本發明決不是一 種單端推輓輸出電路。以本發明的最簡式圖4A為例
在乙類放大偏置條件下，當圖4A電路中的下輸出管的柵極為正弦信號％ 的正半周時，Qi導通、上管Q2截止，下管(^通過的小電阻Rs向負載Ri^輸出^ 的半波信號；當下輸出管Q1的柵極為正弦信號,的負半周時(^截止，從而導致 上管Q2輸入端柵極上的激勵信號豫'為零，Q2亦截止，由於此時Qn Q2皆截止， 故整個電路的輸出為零。如此周而復始，負載RL上始終不能完成輸出信號另外半 周的續接。
在本發明的三種表現形式中，存在這樣一個共性上輸出管的導通有賴於下
輸出管的導通，當下輸出管截止時，上輸出管亦截止。很顯然，本發明電路只能 工作於甲類放大狀態，它並不屬於(乙類)推挽放大電路範疇。
從以上本發明的三種表現形式電路的波形分析圖中可以看出串接功率放大電路是在輸出信號中獲取豐富偶次諧波的有效方法。在低阻輸出條件下，功率放 大的上輸出管必須是一個"共漏"組態電路，下輸出管可以是一個"共源"組態 電路，也可以是一個"共漏——共柵"串接電路，還可以是一個"共源——共柵" 串接電路。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。


圖1A是傳統經典的互補式單端推挽功率放大電路的原理圖及其波形分解和
二次諧波的消除示意圖。
圖1B是傳統經典的完全對稱式單端推挽功率放大電路的原理圖及其波形分
解和二次諧波的消除示意圖。
圖2A是《電子報》雜誌2006年合訂本上冊第276頁給出的"用推輓輸出變 壓器製作300B單端輸出機"的方案
圖2B是《實用影音技術》雜誌1999年第8期第53頁提供的"20W——300W 甲類放大器通用電路"。
圖3A是本發明電路的最簡式電晶體"共源——共漏"串接單端直耦甲類功 率放大電路的前身——真空管SRPP電路。
圖3B是真空管SRPP電路在電晶體電路中的翻版電晶體"共源——共漏"電路。
圖4Af本發明電路的最簡式電晶體"共源——共漏"串接單端直耦甲類功
率放大電路的原理圖及其波形的分解和二次諧波的建立示意圖。
圖4B是本發明電路的最簡式電晶體"共源——共漏"串接單端直耦甲類功
率放大電路的實用電路。
圖5A是本發明的第二種表現形式電晶體"共漏——共柵——共漏"串接單
端直耦甲類功率放大電路的原理圖及其波形分解和二次諧波的建立示意圖。
圖5B是將圖5C改造並直流化的本發明的第二種表現形式電晶體"共漏_
一共柵——共漏"串接單端直耦甲類功率放大電路的實用電路圖。
圖5C是專利號99121322X的電晶體"共集——共基"、"共集——共基—— 共集"放大電路的原理圖。
圖6A是本發明的第三種表現形式電晶體"共源——共柵——共漏"串接單 端直耦甲類功率放大電路的的原理圖及其波形分解和二次諧波的建立示意圖。
圖6B是本發明的第三種表現形式電晶體"共源——共柵——共漏"串接單
端直耦甲類功率放大電路的實用電路圖。 實施例1
圖4B是本發明電路的最簡式電晶體"共源——共漏"串接單端直耦甲類功 率放大電路的實用電路圖。它是在圖4A原理圖的基礎上增加了一級前置的源極輸 出驅動構成的。在圖4B中，作為前置的源極輸出器(^處於小信號的"共漏"組 態，因此q,產生的失真較小，當一個正弦信號由q前端輸入經過q,源極輸出， 這時加在下輸出管q2柵極上的仍可被認為是一個正弦信號，之後電路的流程和分 析方法如圖4A。
按以下參數 C1: luF C2: 30MFC3: 3.3 uF
Rg1: 330K Rg2: 560K RS1: 200Q RS2: 2.2Q RS3: 0.91 QQ1: 2SK213 Q2: 2SC15A/200V Q3: 20畫 +VDD: +24.2V—VDD: —24.2V Vq+: +6V 漏極電流lm-lD3峋.7A 輸出功率P^16w (1KHZ 16Q負載) 輸入功率PQ=24.2 X 2 X 0.7=33.88(W) 效率n =16/33.88=47.23% 電壓增益Ky: 36.6 (倍) 通頻帶(f廣fk): 20Hz 50KHz 輸出信號中的偶次諧波分量一2A+B 實施例2
圖5B是本發明的第二種表現形式電晶體"共漏——^~~共漏"串接單 端直耦甲類功率放大電路的實用電路圖，它是在圖5A的原理圖的基礎上增加了一 級前置的源極輸出驅動構成的。與圖4B—樣、作為前置的源極，輸出器Qi處於 小信號的"共漏"組態，因此，Qi產生的失真較小。當一個正弦信號由Q前端輸 入、經過Q1源極輸出，這時加在源極輸出器Q2柵極上的仍可被認為是一個正弦 信號，之後電路的流程及分析方法如圖5A。
按以下參數-C1: 1PF C2: 30MFC3: 3.3iiF Rg1: 160K Rc2: 750K RS1: 56 q Rs2: 1.5 q RS3: 0.47 q Q1: 2SJ76 Q2: 2SA15A/200V Q3: 2SC15A/200V Q4: 20畫 +VDD- +19V—V加—24V Vq+: +5V 漏極電流1D2=1D3=0.82A 輸出功率P^16.5w (1KHZ 8Q負載) 輸入功率Po-(19+24)X0.82-35.26(W) 效率ii=P~/P0=16.5/35.26=46.8% 電壓增益Ky: 53.3 (倍) 通頻帶(f廣fH): 20Hz 50KHz 輸出信號中的偶次諧波分量一2A—B
在本發明的三種表形式電路中，所用的管子可是雙極型或場效應型的電晶體。 三種表現形式同樣適用於真空管或真空管、電晶體的混合型電路。在本發明的第
二、三種表現形式中，由於I+VddI叫一Vdd卜IV^I或I+VddI叫一VssI — IVg+I，在低 壓供電時、若其中的輔助電源V^取值過大則會使電路的輸出效率大幅降低，因此 本發明的第二、三種表現形式更適於高壓供電的模式，這樣通過增大l土VDDl、 |一 VssI與IVg4司的差距，可以讓輸出效率不致降得太低。 實施例3
圖6B是本發明的第三種表現形式電晶體"共源——共ffl~共漏"串接單 端:直耦甲類功率放大電路的實用電路圖。它是在圖6A的基礎上增加了一級前置的 源極輸出驅動構成的，源極輸出器Qi的作用如圖5B，電路的流程和分析方法如 圖6A。在電路的供電系統中，由於I+VddI叫一Vssl—IV一，而本實施例中的輔助 電源V(h取值為+24V，已不可忽略，故本例採用了具有真空管功放風^的高壓供 電和輸出變壓器耦合輸出模式，只是這個輸出變壓器與以往的真空管輸出變壓器 不一樣，它是一個無直流磁通的單端輸出變壓器，本例電路由於採用了高壓供電，
故其中增加了全方位的保護電路BF。 按以下參數
C1: lyF C2: 15MFC3: 15nF
Rg1: 150K Rq2: 650K Rs1: 100Q Rs2: 36 Q RS3: 0.47 Q
Q1: 2SK213Q2: 2SC15A/200VQ3: 2SC15A/600V Q4: 20N/60
+VDD: +276V—YDD: —300V Vg+: +24V
漏極電流Id2=Id3=78mA
單端輸出變壓器初級阻抗2KQ
輸入功率P0=(276+300) X 0.078=44.928(W)
輸出功率P^20.5w (1KHZ8Q負載)
效率n=P~/P0=20.5/44.928=45.6%
電壓增益Ky: 510 (倍)
通頻帶(f廣fk): 20Hz 20KHz
輸出信號中的偶次諧波分量一4A+B
從以上三個實施例可以看出本發明電路不但實現了單端直耦和輸出信號中 富含偶次諧波，且仍具有正常甲類放大的輸出效率。尤其重要的是，本發明電路 在二級放大的條件下，完成了從微弱信號到大功率的輸出，具有較高的電流和電 壓增益，而其中串接放大器的應用，則使電路的噪聲、頻率響應、階躍響應等音 頻功率放大器的重要指標得到了極大的提升。
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成都電路工程學院編，國防工業出版社，1980年7月第1版。 [4〗《電子管手冊》(單端推挽功效)P193
鄭國川、李洪英編著，福建科學技術出版社，2002年10月第1版。 [5]《實用影音技術》月刊2006年第11期P53。 [6]《電子板》2006年上冊P276。《無線電與電視》月刊，91年第5期P44， 92年第6期P32。
[9〗專利號99121322X《電晶體"共集——共基"、"共集——共基——共集"放
大電路》。
權利要求
1、一種電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路，其特徵是電路中的2隻功率輸出管分別由被接成「共漏」組態電路的上輸出管和被接成「共源」或者「共柵」組態電路的下輸出管串接作單端直耦的甲類功率放大；電路只有一個公共輸入端並由下輸出管提供輸入，上輸出管的輸入激勵信號取自於下輸出管的輸出漏極；在電路中，上輸出管的漏極接電源+VDD，柵極是上輸出管的激勵信號輸入端，它通過一個隔直電容器接下輸出管的輸出端漏極，柵極上接有固定偏置和鉗位電路，上輸出管的源極是公共信號的輸出端，通過小電阻來自下輸出管漏極的下管輸出信號與上輸出管的輸出信號在此端匯合，負載RL接在此端與正負電源的中心地之間。
2、 一種具有權利要求l特徵的電晶體"共源——共漏"串接單端直耦甲類功 率放大電路，其特徵是電路中的下輸出管被接成"共源"組態電路，這個"共源"組態電路的漏極作為下輸出管的輸出端，源極接電源一vss;下輸出管的柵極是公共信號的輸入端，它通過一個隔直電容器接信號源龍，柵極上還有上偏電阻接輔助電源的正極Vc+和有下偏電阻接輔助電源的零電位點Vcjo;在電路中、Vc;o與一Vss相連，並有I+VddI叫—Vss|。
3、 一種具有權利要求l特徵的電晶體"共漏——共柵——共漏"串接單端直耦甲類功率放大電路，其特徵是電路中的下輸出管被接成"共柵"組態電路，且這個"共柵"組態電路之下還串接了一個"共漏"組態電路，最終形成一個"共漏——共柵——共漏"串接單端直耦甲類功率放大電路；在這個電路中，作為下輸出管的"共柵"組態電路的漏極是下輸出管的輸出端，柵極接輔助電源的正極vG+，源極與其下串接用作輸入的"共漏"組態電路的源極相連，這個用作輸入的"共漏"組態電路的漏極接電源一VDD，柵極是公共信號輸入端，它通過一個隔直 電容器接信號源Tfe柵極上有上偏電阻接輔助電源的正極V(3+和有下偏電阻接輔助電源的零電位點VGo，在電路中Vgo與一Vdd相連，並有I+VddH—VddI —|Vg+|。
4、 一種具有權利要求l特徵的電晶體"共源——共柵——共漏"串接單端直 耦甲類功率放大電路，其特徵是電路中的下輸出管被接成"共柵"組態電路， 且這個"共柵"組態電路之下還串接了一個"共源"組態電路、最終形成了一個 "共源——共柵——共漏"串接單端直耦甲類功率放大電路；在這個電路中，作 為下輸出管的"共柵"組態電路的漏極是下輸出管的輸出端，柵極接輔助電源的 正極VG+，源極與其下串接用作輸入的"共源"組態電路的漏極相連，這個用作 輸入的"共源"組態電路的源極接電源一Vss，柵極是公共信號的輸入端，它通過 一個隔直電容器接信號源私柵極上有上偏電阻接輔助電源的正極V(3+和有下偏 電阻接輔助電源的零地位點Vc。。在電路中、Vco與一Vss相連，以及I+VddH — Vss| —|VG+|。
全文摘要
本發明涉及一種電晶體串接單端直耦甲類功率放大電路，它有「共源——共漏」、「共漏——共柵——共漏」和「共源——共柵——共漏」三種不同表現形式，該電路實現了輸出信號中富含偶次諧波與單端直耦的共存。具有低噪聲，高增益和頻率響應、階躍響應好，輸出效率高等優良特性，是改善電晶體功放音質和對真空管功放瘦身的一種有效途徑。
文檔編號H03F1/32GK101114813SQ20071006614
公開日2008年1月30日 申請日期2007年8月30日 優先權日2007年8月30日
發明者李希強 申請人:李希強