功率放大电路的制作方法
【专利摘要】本发明为一种功率放大电路。解决现有功率放大电路结构相对复杂，体积相对较大，难以极度小型化的问题。包括三极管T1、三极管T2，由NPN三极管T3和NPN三极管T4构成的NPN型复合管，由PNP三极管T5和NPN三极管T6构成的PNP型复合管；三极管T1的集电极经电阻R4、可调电阻VR2和电阻R3接电源VCC，可调电阻VR2和电阻R4之间的连接节点与三极管T2的基极相连，三极管T2的集电极与电阻R3和可调电阻VR2之间的连接节点及NPN型复合管的基极相连，三极管T2的发射极与三极管T1的集电极及PNP型复合管的基极相连，NPN型复合管的发射极经电阻R7、电阻R8与PNP型复合管的发射极相连。本发明结构足够简单，满足极度小型化的要求，但又保证了稳定性和可靠性。
【专利说明】功率放大电路
【技术领域】
[0001]本发明为一种功率放大电路。
【背景技术】
[0002]在日常生活中很多电子产品都趋于小型化，以便于随身携带。例如随身听这种媒体播放器，随着电子技术的发展和进步，体积变得越来越小，演变的品种很多，包括CD、MD、MP3、MP4等种类。而这些种类的播放器都有个共同的特点，就是需要对音频等小信号进行放大。所以在它们的核心电路板上一定都会包含功率放大电路，因此功率放大电路的规模就会直接影响着电路板的大小，进而限制播放设备的大小。虽然大多数人都希望随身听做的越小越好。但是同时还是一定要把放大器的特性维持在一个较高的水准。毕竟我们对一个播放器的音质等性能要求要比对体积的要求更高，所以不能为了减小体积而降低播放器的性能。这样，在功率放大电路的规模(小型化)和性能之间存在优化问题。现有的功率放大电路在维持特性的同时，结构相对复杂，体积相对较大，难以极度小型化。
【发明内容】
[0003]本发明解决现有功率放大电路在维持特征的同时，结构相对复杂，体积相对较大，难以极度小型化的问题，提供一种功率放大电路。该功率放大电路的结构设计足够简单，满足极度小型化的要求，但又保证了其稳定性和可靠性。
[0004]本发明是采用如下技术方案实现的:功率放大电路，包括三极管Tl、三极管T2，由NPN三极管T3和NPN三极管T4构成的NPN型复合管，由PNP三极管T5和NPN三极管T6构成的PNP型复合管；在电源VCC与地之间有电阻R1、电阻R2串成的分压电路，电阻Rl和电阻R2之间的连接节点与三极管Tl的基极相连，同时经电容Cl与可调电阻VRl的调节端相连，可调电阻VRl的一端接地、另一端作为功率放大电路的信号输入端，三极管Tl的发射极经电阻R5、电阻R6接地，电阻R6的两端并联有电容C3，三极管Tl的集电极经电阻R4、可调电阻VR2和电阻R3接电源VCC，电阻R3和可调电阻VR2之间的连接节点与三极管Tl的集电极之间连接有电容C2，可调电阻VR2和电阻R4之间的连接节点与三极管T2的基极相连，三极管T2的集电极与电阻R3和可调电阻VR2之间的连接节点及NPN型复合管的基极相连，三极管T2的发射极与三极管Tl的集电极及PNP型复合管的基极相连，NPN型复合管的集电极与电源VCC相连，NPN型复合管的发射极经电阻R7、电阻R8与PNP型复合管的发射极相连，PNP型复合管的集电极接地；电阻R7和电阻R8之间的连接节点经电容C4、电阻R9接地，其中电阻R9两端的电压为功率放大电路的输出，用于驱动负载；电源VCC与地之间连接有电容C5。
[0005]电阻R5和R6主要是为了给Tl的发射极提供一个合适的电位。因为如果电位太高就不能得到大的集电极振幅，而太低的话，温度的变化对集电极电流的影响又会增大。所以通过这两个电阻设置一个合适的发射极电位。用C3跨接在R6两端是为了增大电路的交流电压放大倍数。
[0006]Rl与R2决定着Tl的基极电位，在刚才设定好的发射极电位上加上Vbe就得到基极电位了。Rl与R2的阻值要选的大一点，使得放大电路的输入电阻足够大。Cl为输入端的耦合电容，它会与输入阻抗形成高通滤波器，决定着电路的截止频率。VRl是调整输入电平的可变电阻，可用来调节随身听的音量。
[0007]本电路把射极跟随器的偏置电路接在了共射电路的三极管Tl的集电极与电阻R3之间。该电路在VR2与R4支路流过的电流由R4决定，其电流值为Vbe/R4。所以T2的集电极电流就等于Tl的集电极电流减去在VR2与R4支路流过的电流。
[0008]三极管T2的作用是为后面的输出级提供一个恰当的偏置电流，从而减小交越失真。原理如下:设后面的4个管子都是硅材料管。T3、T4复合还相当于一个NPN管，则它的发射结需要1.2V正向偏置电压(设一个PN结要0.6V电压)，而下面的Τ5、Τ6复合相当于一个PNP管，它的发射结需要0.6V电压，这样一来，由上管的基极到下管的基极就要有1.8V电压(上正下负)。也就是说，前面的Τ2管只要集电极到发射极是1.8V电压就能达到要求。而这个电压就等于电源VCC减去R3上的压降和Tl的集电极电位，R3上的压降等于R3*T2的集电极电流；流过R3的电流与T2的集电极、发射极电流和Tl的集电极、发射极电流都近似相等，并且是由VR2与R4的比值确定，VR2、R4可以看作T2的上、下偏置电阻，适当调整就能改变T2的集电极电流。很显然:当VR2减小，T2的集电极电流增大，R3上的压降增大，Tl的集电极电位升高(也就是T2的发射极电位升高)，所以T2的C、E间压降减小，输出级的电流变小，此时有可能出现交越失真；反之，则交越失真变小或消失。C2对偏置电路进行旁路，是为了使由T3与T5的基极“见到”的阻抗相等。由于C2的插入，高频失真率得到改善。C2值越大，T3的基极与T5的基极间的阻抗越低，但是太大也无意义，这里可取C2=3.3μ F作为参考。
[0009]Τ4与Τ5的发射极电阻R7和R8起着限制输出电流，吸收Τ3、Τ4、Τ5与Τ6的Vbe值随温度变化的作用。但是，如该电路那样，发射极电阻值小时，不能对温度变化的吸收有太高的期望。R7和R8的值取得过大，则因负载电流在R7和R8流动的缘故，在该电阻上会产生较大的功率损耗。因此，要将该发射极电阻设定在比所接负载电阻更小的值，即1/10以下。以负载为普通的扬声器为例，阻抗大概为8Ω，所以取R7=R8=0.5Q (此时功率及电压放大度都有3%的损失)。
[0010]C4是用来隔绝直流的耦合电容。C4与负载组成了高通电路，所以当低频电压信号作用时会对电路产生影响。在没有接负载时，R9是使C4放电用的电阻(为在接通电源后，即使接上扬声器，也不发出震动噪声)。过大的值没有意义，太小又发生功率损耗，这里取为Rg=IkQtjCS是电源的去耦电容。在该电路那样的单电源功率放大器中，由输出端的GND(SP0V)看到的T3的集电极侧(即电源)与T6的发射极侧的阻抗在输出信号的频率下是非常低的。当输出电流大量流动时，输出波形就会发生失真。T6的发射极(即PNP型复合管的集电极)接GND，对于GND的阻抗为O。但T3的集电极接电源，故必然具有一定的阻值。因此，将C5的值取得足够大，以降低对GND的低频阻抗。
[0011]本发明设计的电路相当于音频放大器的主放大部分。调整的地方，仅是射极跟随器的偏置VR2，输出电平用VRl进行调整。如用在随身听上，是足够好的。本电路是用共射放大电路对输入信号的电压进行放大。偏置电路接在共射放大电路的集电极上，并产生射极跟随器的偏置电压，最后用准互补输出级进行电流放大。之所以在输出级采用准互补电路，是因为这样可以使输出电阻较小，带负载能力增强，而且最大不失真输出电压大，其幅值可接近电源电压。同时，像这样采用复合管还可以增大T3管和T5管的电流放大系数，以减小前级驱动电流。并且要寻找特性完全对称的NPN型和PNP型管是比较困难的，所以在本电路中把T3、T4复合而成一个NPN型管，T5、T6复合而成一个PNP型管。从输出端看进去，T4管、T6管均采用了同类型管，较容易做到特性相同。
[0012]本发明所述的功率放大电路的结构设计合理、足够简单，满足极度小型化的要求，但又保证了其运行的稳定性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明所述功率放大电路的原理图。
【具体实施方式】
[0014]功率放大电路，包括三极管Tl、三极管T2，由NPN三极管T3和NPN三极管T4构成的NPN型复合管，由PNP三极管T5和NPN三极管T6构成的PNP型复合管；在电源VCC与地之间有电阻R1、电阻R2串成的分压电路，电阻Rl和电阻R2之间的连接节点与三极管Tl的基极相连，同时经电容Cl与可调电阻VRl的调节端相连，可调电阻VRl的一端接地、另一端作为功率放大电路的信号输入端，三极管Tl的发射极经电阻R5、电阻R6接地，电阻R6的两端并联有电容C3，三极管Tl的集电极经电阻R4、可调电阻VR2和电阻R3接电源VCC，电阻R3和可调电阻VR2之间的连接节点与三极管TI的集电极之间连接有电容C2，可调电阻VR2和电阻R4之间的连接节点与三极管T2的基极相连，三极管T2的集电极与电阻R3和可调电阻VR2之间的连接节点及NPN型复合管的基极相连，三极管T2的发射极与三极管Tl的集电极及PNP型复合管的基极相连，NPN型复合管的集电极与电源VCC相连，NPN型复合管的发射极经电阻R7、电阻R8与PNP型复合管的发射极相连，PNP型复合管的集电极接地；电阻R7和电阻R8之间的连接节点经电容C4、电阻R9接地，其中电阻R9两端的电压为功率放大电路的输出，用于驱动负载；电源VCC与地之间连接有电容C5。具体实施时，电阻R7、电阻R8的值为该功率放大电路所接负载的电阻值的1/10以下。以负载为普通的扬声器为例，阻抗为8 Ω，所以取电阻R7、电阻R8的值为0.5 Ω。电容C2的值为3.3 μ F。电阻R9的值为IkQ。
【权利要求】
1.一种功率放大电路，其特征在于，包括三极管Tl、三极管T2，由NPN三极管T3和NPN三极管T4构成的NPN型复合管，由PNP三极管T5和NPN三极管T6构成的PNP型复合管；在电源VCC与地之间有电阻R1、电阻R2串成的分压电路，电阻Rl和电阻R2之间的连接节点与三极管Tl的基极相连，同时经电容Cl与可调电阻VRl的调节端相连，可调电阻VRl的一端接地、另一端作为功率放大电路的信号输入端，三极管Tl的发射极经电阻R5、电阻R6接地，电阻R6的两端并联有电容C3，三极管Tl的集电极经电阻R4、可调电阻VR2和电阻R3接电源VCC，电阻R3和可调电阻VR2之间的连接节点与三极管Tl的集电极之间连接有电容C2，可调电阻VR2和电阻R4之间的连接节点与三极管T2的基极相连，三极管T2的集电极与电阻R3和可调电阻VR2之间的连接节点及NPN型复合管的基极相连，三极管T2的发射极与三极管Tl的集电极及PNP型复合管的基极相连，NPN型复合管的集电极与电源VCC相连，NPN型复合管的发射极经电阻R7、电阻R8与PNP型复合管的发射极相连，PNP型复合管的集电极接地；电阻R7和电阻R8之间的连接节点经电容C4、电阻R9接地，其中电阻R9两端的电压为功率放大电路的输出，用于驱动负载；电源VCC与地之间连接有电容C5。
2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于电阻R7、电阻R8的值为该功率放大电路所接负载的电阻值的1/10以下。
3.根据权利要求2所述的功率放大电路，其特征在于该功率放大电路所接负载的电阻值为8 Ω，电阻R7、电阻R8的值为0.5 Ω。
4.根据权利要求1或2或3所述的功率放大电路，其特征在于电容C2的值为3.3 μ F ;电阻R9的值为IkQ。
【文档编号】H03F3/20GK104283515SQ201410584806
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】韩俊玉, 呼艳生, 郝利 申请人:国家电网公司, 国网山西省电力公司阳泉供电公司