专利名称：无交越失真功率放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无交越失真功率放大器，具体说是涉及一种用于消除乙类音频功率放大器交越失真的电路。
OCL功率放大器，是所属技术领域的技术人员熟知的功率放大器，通常有甲类、乙类之分。乙类功率放大器由于静态电流设计得很小，一般为10～20mA，所以在小信号输出时便产生了开关失真，从而导致交越失真，劣化音质，为使功放在整个电源电压范围内工作时，功放输出端不出现开关失真波形，人们设计出了甲类功放，也即设计甲类功放的目的仅在于消除开关失真，而为此付出的代价是，功放末管的静态电流I＝Vcc/2RL，式中，Vcc为单边电源电压，RL为功放输出负载，本功放电源电压为±50V，负载阻抗为8Ω，如果本功放属甲类放大器，此时实际的末管静态电流取值约3A，末管静态功耗约300W，现代音频功放一般为双声道，即末管静态总功耗达600W。本功放末管静态电流取值仅为5～10mA，比一般的乙类功放静态电流的取值更小，如果按10mA计算，本功放本管静态功耗仅约1W，双声道时的末管静态功耗仅约2W，便可彻底消除交越失真。
另外，甲类功放的静态电流取值是按输出端负载RL设定的，而作为功放负载的扬声器其本身就不是纯阻性的，因此，对高保真扬声器，IEC标准规定其在额定工作频率范围内的阻抗，不得低于6.4Ω。这就意味着，设输入正半周信号时，当输出端某段频率的峰值电压大于单边电源电压Vcc的80％时，纯甲类功放出现了不避免的开关失真，从而导致交越失真。为解决乙类功放存在交越失真、甲类功放静态功耗大，大功率输出时仍有交越失真等问题，本功放设计了无交越失真功率放大器。如果电源有足够大的容量，末级功率管有足够大的输出能力，本功放即使在满负荷输出情况下，负载RL接近短路时仍然不会出现失真现象，当然也就不存在交越失真，这是任何甲类功放所不易做到的。本功放很容易做成大功率乃至超大功率的功放，而不会使末级功率管，因推挽工作而产生开关失真，这使大功率输出设备、影院、大型卡拉OK厅以及大型文艺团体的演出用功放的应用变得更为实际。
本发明的目的是为了提供一种无交越失真功率放大器，它与现有技术相比，能使OCL功率放大器的功放末管在推挽工作时，始终不处于截止状态。
为达到上述目的，本发明的无交越失真功率放大器，是在功放恒压电路与功放达林顿推挽电路之间，联接本发明的消交越失真主控制电路。使恒压电路动态时在消除交越失真控制电路的作用下，由对末级达林顿推挽电路的恒压控制，变为对末级达林顿电路的自动偏压控制。解决了甲类与乙类功放的末级达林顿电路因受恒压电路控制，存在的静态功耗与交越失真之间的矛盾。
本发明所述无交越失真功率放大器，已经实验，其频宽就交越失真而言，由1Hz～1MHz，正弦波范围内(所用信号源频宽为1Hz～1MHz)，示波器上未出现交越失真。
本发明将通过具体实施例和附图
加以说明，其中图一表示现有技术的OCL功率放大器(甲类或乙类)；图二表示本发明所述无交越失真功率放大器的实施例电路结构图。
参照附图，详细叙述本发明的具体实施方案如下在图中，虚线框20内的电路为恒压电路，虚线框22内的电路为三级达林顿级联推挽电参照附图，详细叙述本发明的具体实施方案如下在图中，虚线框20内的电路为恒压电路，虚线框22内的电路为三级达林顿级联推挽电路。三极管1的集电极及电阻3的一端接于三极管11的基极上三极管11的射极联接三极管12的基极三极管12的射极联接三极管13的基极三极管13的射极通过电阻17与负载电阻19相联负载电阻19另一端接地，三极管2的集电极分别接于电阻6和三极管14的基极上三极管14的射极与三极管15的基极联接三极管15的射极与三极管16的基极联接三极管16的射极通过电阻18联接信号输出端26。而功放正电源27分别与三极管11、三极管12、三极管13的集电极电联接功放负电源28分别与三极管14、三极管15、三极管16的集电极电联接。电阻3的一端联接三极管1的基极可调电阻4电容5分别联接三极管1的基极和三极管2的基极三极管2的基极联接电阻6的一端电阻6的另一端与三极管2的集电极相联。图一中的信号输入端为23和24，信号输出端为26，恒压电路的中点电位为25，它与信号输出端26静态时的电位是相等的。
图一电路中，调整可调电阻4可使三极管13及三极管16工作于甲类或乙类状态。
图二给出了按本发明所述无交越失真功率放大器的具体方案的一种电路结构图。图中虚线框21内即为本发明的消交越失真主电路，它由电阻7、电阻8、三极管9及三极管10组成，当它与虚线框20内的电阻3、电阻6及虚线框22内的电阻17、电阻18相联时，便构成了完整的无交越失真输出电路。其具体联接方式为，电阻7分别与三极管1的基极、三极管9的射极联接，三极管9的基极与电阻18联接，三极管9的集电极与三极管14的基极联接；电阻8分别与三极管2的基极三极管10的发射极联接三极管10的基极与电阻17联接三极管10的集电极与三极管11的基极联接。
图二实施例的无交越失真功率放大器的工作原理详细叙述如下。
静态时，电路工作的稳定性信号输出端26电位为0V，三极管1和三极管2发射极之间25的电位亦为0V，由于三极管13及三极管16的集电极电流仅为5～10mA故电阻17、电阻18两端的电压约为0V，因此，三极管9、三极管10的基极电位为0V，三极管9、三极管10的射极电位分别等于三极管1、三极管2的基极电位，由此可见，电阻7、电阻8两端的电压极小，因此电阻7、电阻8对电阻3、电阻6的分流作用极小，当环境温度变化时，三极管1的BE极与三极管9的BE极(三极管2的BE极与三极管10的BE极)有相同的负温度系数，故电阻7两端(电阻8两端)基本上不会因环境温度的变化而产生电位差，因此电阻3、电阻6并没有因为三极管9和三极管10的接入产生新的不稳定因素，虽然三极管13、三极管16会因为工作时温度的上升而导致静态电流的增加，但因电阻17、电阻18的阻值太小，故三极管9、三极管10的基极电位变化并不明显。经长时间实验该电路热稳定性是很好的。
动态时，以信号输出端26为电位基准点，设信号输入端23为正，三极管1的集电极、电阻3的一端和三级达林顿级联级电路等幅上升。此时，由于三极管9的BE电位不变，故三极管1的基极电位为信号输入端23动态电压幅值的1/2，三极管2的基极与三极管1的基极电位相等，由于三极管13射极电位和三极管10的BE极电位的上升以及电阻8电阻6的串联关系，使电阻6两端的电压增大了三极管11基极电压的0.5倍，这刚好补偿了三极管2基极电位上升的幅值，使三极管14的基极仍保持与信号输出端26之间的原静态电位差基本不变。
设信号输入端24为负，三极管2的集电极、电阻6的一端和三级达林顿级联级电路等幅下降。此时，由于三极管10的BE电位不变，故三极管2的基极电位为信号输入端24动态电压幅值的1/2，三极管1的基极与三极管2的基极电位相等，由于三极管16射极电位和三极管9的BE极电位的下降以及电阻7电阻3的串联关系，使电阻3两端的电压增大了三极管14基极电压的0.5倍，这刚好补偿了三极管1基极电位下降的幅值，使三极管11的基极仍保持与信号输出端26之间的原静态电位差基本不变。
动态时，由于三极管9的集电极(三极管10的集电极)始终低于(高于)其基极，故本发明的无交越失真功率放大器，只要有足够大的电源容量，末级功率管有足够大的输出能力，即使负载电阻19减小至接近零欧姆时，信号输出端26上仍不会出现交越失真。因此，本功放对输出端负载电阻变化的适应范围很宽。
权利要求
1.一种无交越失真功率放大器，含有恒压电路(20)、消交越失真电路(21)及三级达林顿级联推挽电路(22)。其中，三极管(1)的集电极及其偏置电阻(3)上侧达林顿级联电路(11、12、13)电阻(17)至信号输出端(26)按顺序电联接，三极管(2)的集电极及其偏置电阻(6)下侧达林顿级联电路(14、15、16)电阻(18)至信号输出端(26)按顺序电联接，可调电路(4)电容(5)并联后分别与三极管(1、2)的基极相联。其特征是，所述消交越失真电路(21)由电阻(7)分别与电阻(3)三极管(9)的射极联接三极管(9)的基极联接电阻(18)一端，三极管(9)的集电极与三极管(14)的基极联接；电阻(8)分别与电阻(6)三极管(10)的射极联接三极管(10)的基极联接电阻(17)一端，三极管(10)的集电极与三极管(11)的基极联接。
2.根据权利要求1所述的无交越失真功率放大器，其特征是，在功放恒压电路(20)与功放三级达林顿级联推挽电路(22)之间，联接本发明的消交越失真主控制电路(21)。使恒压电路动态时在消交越失真控制电路的作用下，由对末级达林顿推挽电路的恒压控制，变为对末级达林顿推挽电路的自动偏压控制。
全文摘要
一种无交越失真功率放大器,具体说是涉及一种用于消除乙类功放交越失真的电路。该电路包含有:恒压电路、消交越失真电路及三级达林顿级联推挽电路,它们共同组成了消除功放交越失真的动态自动偏压控制电路。本电路主要用于音频功率放大器,或电子仪器。
文档编号H03F3/21GK1343039SQ0012596
公开日2002年4月3日 申请日期2000年9月9日 优先权日2000年9月9日
发明者王仲季 申请人:王仲季