专利名称：特高增益直接耦合放大电路的制作方法
技术领域：
本发明为一电子线路，系级间直接耦合的多级放大电路。用来放大具一定频率范围的交流信号。
众所周知，在多级放大电路设计中，为满足电路有较宽的频响，特别是对频率较低的信号有良好的放大效果，级间耦合往往采用直接连接的方式，而很少采用电容器或电感装置来实现耦合。但这样一来，就带来电路的静态工作点不稳定等其它弊病。为克服这些缺点，而设计出众多的多级放大电路，尽管这些电路的偏置电路、输入级、中间级和输出级都各有特色，但目前大多数多级放大电路，包括级间采用直接耦合的电路，仍具有一些不令人满意的地方，如容易产生自激振荡，抗过载能力差，负载不能短路的缺点，增益低，影响其使用效果，因此，一种能克服上述缺点的多级直耦放大电路是实际的需要。
本发明介绍的申请对象为一种克服了上述缺点增益高的一种直接耦合多级放大电路。
本发明的多级放大器放大高频、中频及低频信号，具有较宽的频响范围。放大电路由输入级，前置放大级和推动级作中间放大级，功率放大级组成。
前置放大级对信号作初步放大。为提高前置放大级的质量，设置了一动态恒压源，该电源能保证前置放大级级间电压稳定。放大信号送入推动级作电流放大，本推动级的功率输出电路采用一种《BTL》型的纯互补电路形式，公知的纯互补电路有一组极性相反的三极管，一个为PNP型管，一个为NPN型管，所说的NPN型管的集极接正电源，PNP型管的集极接负电源，两管的射极相连，并与负载相接，作射极输出。两个三极管的基极与前级输入信号相连，并同时接有一提供基级静态电压的电路。所说的电路由一组晶体二级管组成，为后一级晶体三级管基极提供固定偏压。
本方案的推动级对公知的电路有较大改进，同样设置了两个极性相反的三极管，但为了减小流径两管的基极静态电流，在两个晶体三极管的基极都加接了限流电阻，所说的限流电阻一端与基极相连，一端与提供基极电压的固定偏压点相连，其射极与电源的正负点，或中点电压相连，集电极通过一电阻与后续电路的基极相连。
加接在两管基极上电阻的阻值的确定与本级的集电极电流和电路工作电压有关，与前级输入阻抗有关，与前级输入到本级基极的动态电流大小有关。
为了使前置级输出到推动级基极的动态电流不受所加阻值的影响，采用了动态恒流输出的前置极，以达到既能减小推动级基极静态电流，又能最小损耗的将动态电流馈送给推动级的基极，同时又能使前置级的输入阻抗任意置定。
所说的动态恒流源至少由一个晶体三极管组成，其射极与电源相接，集极接负载，基极通过电阻与电源相接。
动态恒流源所输出的电流通过至少一组晶体二极管，在上产生压降以形成固定偏置点，以便向推动级集极提供偏压，静态电流及动态电流。
本方案推动级的两个晶体三极管的集电极有与公知技术不同的接法。公知技术的集电极一般通过电阻直接与电源相接，当后级负载短路或超载时，推动管将承受很大的功率，容易将其烧毁。本方案的两个集电极与后续电路的基极通过一电阻直接相接，从而克服了烧管的毛病，所说的后续电路包括一同级倒相电路，一功放电路。
所说的同极倒相放大电路至少由一组可以调整阻值的电阻，和一个倒相晶体三极管组成，电阻的一端与推动级晶体管集极相连，另一端与倒相晶体三极管的基极相连。
本方案将上述的前置放大和推动级作为中间电路，最后进行功率放大，功放输出为一种改进的“BTL”型式，其优点在于电源利用率高，抗过载性能好。其结构主要采用了纯互补耦合方式。本方案与推动电路相连的功放电路系用两组晶体三极管互补放大，在同组中，两个功放晶体三极管互补放大，两个功放晶体三极管的集极与负载相连，射极与电源相连，一管的基极通过一电阻与推动管的集极相连，另一管的基极通过一电阻与倒相管的集极相连。
为稳定整个系统的静态工作点，本方案设计了一个直流负反馈系统，本系统与公知技术不同，公知技术的环路负反馈对动态情况也同样起负反馈作用，本方案克服了公知技术的缺点，所设计的直流环路负反馈使交流负反馈基本为零，其结构至少有一组可调整反馈量的调整环节，一端从负载与电容之间相连，一端与前置放大的晶体三极管的基极相连。
本方案的直流负反馈系统对直流变化有很大的负反馈作用，而对交流信号就基本不起负反馈作用，因而增益特别高。
为使后续电路在工作时，大电流所引起的电源变化不影响前置级工作，特设了动态稳压电源，来提高前置级的电压质量，达到稳定前置级工作点目的。
本方案的放大器的级间耦合采用直接耦合，不使用电容和电感进行极间耦合，但由于上述措施不会产生静态工作点不稳定和电路产生振荡等弊病，因而特别适宜用集成电路的方式制作本方案的电路。
通过上述的叙述可了解到本发明的目的在于提供一个改进的纯互补输出电路，改进基极提供静态电流的质量；当没有交流信号时，基极仅允许流过很少的静态电流，当有交流信号时，又有足够的动态电流被送到下级放大。
本发明的另一个目的在于改进公知技术中的推动级晶体管承受负载短路能力差的缺点。
本发明再一个目的是，使放大器中的前置级的级间电压稳定，能经受后续电路电压的波动。
本发明的目的还有电路能自动建立稳定其各个环节的静态工作点。
本发明的目的还有提高输出级“BTL”电路的输出的功率。
本发明的目的还有新设计的多级放大电路易于用集成电路，或分立元件实现。
经过上述方案的叙述，可以了解到本发明的目的能够达到。
下面通过实施例作进一步的说明。
图1、为本方案的设计框图图2、为本方案实施例的电路原理图。
现结合图示对发明的具体方案说明如下图1所示为本方案的框图。
本方案的信号源(31)由各种传感器将物理信息转换成电信号而得到，该电信号具有各种频率。由信号的频率决定后续电路的设计，元件的选用等。本实施例的频率范围为中频及低频信号。信号送入前置放大级(32)进行电压放大，该级同时设置动态恒流源(34)和动态稳压装置(33)，所得信号送入推动级(35)进行电流放大。所产生的有一定电流强度的信号一部分经线路(39)送入同级倒相放大装置，倒相后的信号经线(41)送入功率放大装置(36)。推动级的另一部分信号经线(40)直接送入功放装置(36)。经功率放大的信号最终推动负载(37)，所说的负载包括电喇叭或其它换能装置。为稳定整个线路的静态工作电流，从负载(37)处经线(42)，引出一直流电流经线(43)到前置放大级(32)，反馈量的大小由环路负反馈装置(38)调整，但该反馈系统对交流信号不反馈，因而大大的提高了整个电路的交流信号的增益。
图2为实现本方案具体电路图。信号源(31)从a、b端输入。本实施例用电唱机的晶体拾音器作信号源经信号耦合电容(27)送入前置放大级的输入级。本实施例的前置放大级由三极晶体管(1)构成，其基极与信号源组成回路，集极带有一恒流源负载(2)集极并同时与推动级的输入回路相连。
所说的推动级由两个型号不同的晶体三极管(3)和(4)，两个二极管(11)、(12)及电阻(15)、(16)组成。晶体管(3)为PNP型，晶体管(4)为NPN型，两管的射极相连，并接地，两管的集极通过一电阻与后续电路的输入回路直接连接。三极晶体管(3) 的基极与电阻(16)的另一端与二极晶体管(12)的负极相连，其连接点与其前置放大级(1)的集极藕合；三极晶体管(4)的基极与电阻(15)一端相连，电阻(15)的另一端与二极晶体管(11)的正极相连，其连结点与三极晶体管(2)的集极耦合。
在上述的推动级中，三极晶体管(2)近似动态恒流源，二极晶体管(11)、(12)作为一个近似的固定偏压来供给互补管(3)和(4)的工作偏流，两管的基极上串接的电阻(15)、(16)取值由该电路工作电压，(3)、(4)管的集极电流及输入电阻决定，该电阻衰减了两个晶体三极管(3)和(4)的基极电流，这样也使后续电路中有关晶体管的集极电流减小，这样整个电路的静态电流小，相对说来，静态电流与输出功率所占比值就小；另方面由于晶体三极管(2)形成的动态恒流源作用，虽然有基极电阻(15)、(16)，但仍能保证交流信号进入推动级时有足够的动态电流，不致产生放大信号不必要的损失。
动态恒流源由晶体三极管(2)组成，管(2)为一PNP型管，其射极接正电源，基极通过一个电阻(13)接负电源，集极接负载，本实施例的由晶体三极管(2)组成的动态恒流源同时也是前置级(1)的负载。
推动级放大的信号最后进行功率放大。本实施例中由三极晶体管(5)、(6)、(7)、(8)、电阻(17)、(18)组成“BTK”功放电路的输出级，功放电路还包括一组由晶体三极管(9)和(10)，电阻(19)、(20)和可变电阻(21)和(23)组成的同级倒相放大装置，上述元件及电路，就组成了新的”BTL”电路。
在现设计的“BTL”电路中，功放晶体三极管(5)和(8)为一组，(6)和(7)为另一组，在同一组中，两个功放晶体三极管的集极都与负载(22)相接，射极与电源相接。
本设计的“BTL”电路中有两组同级倒相放大装置。与三极晶体管(3)耦接的一组为电阻(19)，可调电阻(23)和三极管(9)构成；和三极晶体管(4)耦接的一组为电阻(20)，可调电阻(21)和三极晶体管(10)构成。其倒相放大原理以一组来说明。例如所说的串联电阻(20)和(21)，一端与推动级三极晶体管(4)的集极耦合，一端与倒相三极管(10)的基极相联，将从推动级三极晶体管(4)的集极取得的分流信号送入倒相三极晶体管(10)的基极，分流信号大小由调整电阻(21)得到，但不影响送入功放三极晶体管(5)的信号。分流信号经倒相晶体三极管(10)倒相放大后送入功放管(8)的基极，这样，经功放晶体三极管(5)和(8)放大的信号电压加在与两管集极串联藕合的负载(22)上，同样，另一组由电阻(19)、(22)和晶体三极管(9)组成的同级倒相放大装置，与功放管(6)和(7)也完成同样的功能。
为了稳定整个电路的静态工作点，本方案的实施例设置一环路直流负反馈。反馈的一端由负载与隔直电容(29)的交点处取出，经过反馈调整环节(26)，另一端通过电阻(14)与前置放大极晶体三级管(1)的基极相连，当整个回路的静态工作点变化时，静态电流经反馈环节(26)送到前置放大级的基极得以调整，但从负载(22)通过的交流信号却很少通过反馈回路，直接从隔电容(29)进入(7)管或(8)管形成的通路。由于交流负反馈很小，所以大太地提高了整个电路的增益。所说的隔直电容(29)一端连有负载(22)和反馈端，另一端功放管(7)和(8)的集极相连。
为提高前置放大级的质量，本方案的实施例在前置级设置了一动态稳压电源，由二极晶体管(45)和电容(28)组成。所说的二极晶体管(45)一端接电源，一端与电容(28)相连。电容(28)跨接在恒流源三极晶体管(2)的集极和前置放大级晶体三极管的射极上，当与前置放大级相连的后续电路负载有波动，导致整个电压有变化时，由于电容(28)有抵抗电压变化的趋势，因而两端的电压变化较小，保证了前置放大级和恒流源的端电压基本稳定。
本实施例对于信号的放大原理如下当电信号(31)从a，b端进入前置级(1)的基极回路，经电压放大的信号从集极进入推动级。当信号在正半周时，信号进入推动管(4)的基极回路，放大的信号经三极管(4)的集极输出，信号分成两路，一路经同级例相放大后进入功放管(8)的基极，信号从(8)管集极输出加在负载(22)上，另一路直接由功放管(5)放大加在负载(22)上。
同理，当信号处于负半周时，经另一路元件放大加到负载(22)上，原理与上相似。
本实施例的电源为±3V，本电路输出最大功率为3W，电容(27)为0.1Uf，(28)为1000uf，(30)为50uf。电阻(13)为3兆欧，(14)为1兆欧，(15)、(16)均为30千欧，(17)、(18)为0.1千欧，负载(22)的阻抗为8欧，可调电阻(21)、(23)为680千欧，(25)、(24)为0.1千欧，可调电阻(26)为5兆欧。
所用的电晶体三极管(2)、(3)、(10)为PNP型小功率硅管，(1)、(4)、(9)为NPN小功率硅管，(5)、(7)为PNP大功率管，(6)、(8)为NPN型功率管，其放大值均在100左右。并具有小电流放大特性。
权利要求
1.一种特高增益直接耦合放大电路，包括推动级有一对极性相反，接成互补型式的晶体三极管，一组晶体二极管，为所说的晶体三极管的基极提供固定偏压和动态输入电流。其特征在于一对晶体三极管的基极与固定偏压点之间各接有一适当阻值的限流电阻，其射极与电源的正、负点或中点电压相连，集极通过一电阻与后续电路的基极相连。
2.根据权利要求1所述的特高增益直接耦合放大电路，其特征在于所说的限流电阻阻值与集电极电流和电路工作电压有关，与输入阻抗有关。
3.根据权利要求1所述的特高增益直接耦合放大电路，其特征在于前置级为一动态恒流源，所说的动态恒流源由一个晶体三极管组成，其射极与电源相接，集极接负载，基极通过电阻与电源相接。
4.根据权利要求1和3所述的特高增益直接耦合放大电路，其特征在于所说的动态恒流源通过一组晶体二极管为推动级晶体三极管的基极提供固定偏压和动态电流。
5.根据权利要求1所述特高增益直接耦合放大电路，其特征在于所说的同极倒相放大装置，至少由一组可以调整的电阻和一个倒相晶体三极管组成，电阻的一端与推动级晶体三级管集电极耦接，另一端与倒相晶体三级管基极相连。
6.根据权利要求1所述的特高增益直接耦合放大电路，其特征在于功放电路系用两组晶体三极管互补放大，在同组中，两个功放管集极与负载相连，发射极与电源相连，其中一组基极通过一对电阻与推动级的集电极相连，另一组基极通过一对电阻与倒相管的集电极相连。
7.根据权利要求1所述特高增益直接耦合放大电路，其特征在于设有一直流负反馈，至少有一组可调整反馈量的调整环节，一端从负载与电容之间相连，另一端与前置放大器的晶体三极管基极相连。
8.根据权利要求1所述的特高增益直接耦合放大电路，其特征在于放大电路设有一动态稳压电源，所说的动态稳压电源由一只晶体二极管和电容串接于电源回路中，电容两端跨接在所要稳压的装置上。
9.根据上述任一权利要求的特高增益直接耦合放大电路，其特征在于所说的电路易于用分立元件或集成电路实现。
全文摘要
本发明电路为一种级间直接耦合的多级信号放大电路，主要用于放大交流信号。采用本发明方案，可以设计出任何输出形式的大、中、小功率，高、中、低增益，低、中、高输入阻抗的直接耦合放大电路。电路结构简单，调试方便，工作点稳定，不易发生自激。而且电路有极好的抗过载及负载短路能力，并有很高的增益与静态电流比值。
文档编号H03F3/18GK1057369SQ9010732
公开日1991年12月25日 申请日期1990年6月14日 优先权日1990年6月14日
发明者舒忠武 申请人:舒忠武