換導式功率放大器的制造方法
【專利摘要】本發明所屬于音頻功率放大電路【技術領域】，涉及一種換導式功率放大器，其包括：第一穩壓偏置電路，第二穩壓偏置電路，第一互補管靜態基極電位固定及自動控制電路，啟動電阻R1和電感L以及第一互補管和第二互補管，橋輸出動態內阻即時相等電路；其特征是：由主動半橋即功率信號源通過啟動電阻(R1)和電感(L)來啟動被動半橋電路，使被動半橋中的上、下臂功率晶體管(V1、V2)彼此交替地導通負載(RL)配合主動半橋中的下、上臂功率晶體管(V4、V3)呈不同電流強度的交換導通狀態，被動半橋輸出電壓與主動半橋輸出電壓的相位始終相反并以此來推動兩個半橋之間的負載(RL)。
【專利說明】換導式功率放大器
【技術領域】
[0001]本發明所屬的【技術領域】為:音頻功率放大電路,涉及一種換導式功率放大器。
【背景技術】
[0002]本發明是在本人前期專利技術申請號CN200910003635.6基礎上的一種結構改進，使第一互補管的基極間電壓在電路啟動時能自動進行調整，從而避免功放啟動時第一互補管出現較大的集電極電流，同時在電路中增加了橋輸出動態內阻即時等同電路，使功率輸出端的電壓波形能與輸入端的信號波形保持一致。
[0003]說明書附圖中的圖1為【背景技術】一本人前期專利技術申請CN200910003635.6名稱為換導式功率放大器的電路原理圖，背景申請圖1中的電阻R2、穩壓管D1、電阻Rl與本申請說明書附圖圖2中的電阻R23、穩壓管W3、電阻R22是對應相同的，為了使電路更穩定，本申請圖2在圖1的基礎上增加了第二穩壓偏置電路的內容，由電阻R18、R19、R20、R21，晶體管V13和電容Cl組成，并將圖1中的二極管D2、D3換成導線直接連接，圖1中的二極管D4和D5、D6和D7分別由圖2中的穩壓管W2、Wl來替換，圖1中的電阻R5、R7、R8、R9、R10、R6、R3、R4由圖2中的電阻Rl、R13、R8、R14、R7、R17、R5、R6來替換，圖1中的晶體管V1、V2、V3、V4、V5、V6與圖2中的晶體管V1、V2、V3、V4、V5、V6對應相同，將圖1中的元件與圖2中的元件一一對應后，再將圖1中的晶體管V6與V5的基極連接位置互相對調如圖2—樣，對調以后(即:圖2)可以使電路的結構符合電子線路連接要求，避免功放電路在啟動時產生沖擊電流(同時消除了原來圖1中的電路在動態時對第一互補管的不利影響)，但對調后電路啟動時沖擊電流的問題在電壓的上升過程中仍存在，因此本申請采用了集成電路來對第一互補管基極間電位進行自動控制，也就是圖2中的第一互補管靜態基極電位自動控制電路部分，同時在圖1的“21”中也就是本人這一類型發明的最初主要電路結構中加入了電感L(電感L在圖2的“11”內)，使功放的音質和音色更令人滿意，圖2中的啟動電阻Rl與電感L的連接也可以用較為復雜的電阻、電感、電容組合來構成，對于這些組合構成在此不再列舉。
【發明內容】
[0004]本發明是在本人前期專利技術申請號CN200910003635.6基礎上的一種結構改進，使第一互補管的基極間電壓在電路啟動時能自動進行調整，從而避免功放啟動時第一互補管出現較大的集電極電流，同時在電路中增加了橋輸出動態內阻即時相等電路，使功率輸出端的電壓波形能與輸入端的信號波形保持一致。
[0005]說明書附圖圖2中11內的電路即為本申請換導式功率放大器的關鍵內容，其包括:第一穩壓偏置電路，第二穩壓偏置電路，第一互補管靜態基極電位固定及自動控制電路，啟動電阻Rl和電感L以及第一互補管和第二互補管，橋輸出動態內阻即時相等電路；其特征是:由主動半橋即功率信號源通過啟動電阻(Rl)和電感(L)來啟動被動半橋電路，使被動半橋中的上、下臂功率晶體管(V2、VI)彼此交替地導通負載(RL)配合主動半橋中的下、上臂功率晶體管(V3、V4)呈不同電流強度的交換導通狀態，被動半橋輸出電壓與主動半橋輸出電壓的相位始終相反并以此來推動兩個半橋之間的負載(RL);所述第一穩壓偏置電路連接第二穩壓偏置電路，順序連接第一互補管靜態基極電位固定及自動控制電路；所述啟動電阻Rl —端連接第一互補管V5、V6的共發射極,另一端連接電感L的一端，電感L的另一端連接負載RL的一端并分別通過第10電阻R10、第9電阻R9連接第4晶體管V4、第3晶體管V3的兩個發射極，負載RL的另一端通過第I電感LI連接第二互補管V1、V2的共集電極，第一互補管中的第5晶體管V5、第6晶體管V6的兩個集電極分別通過第5電阻R5、第6電阻R6連接第二互補管中的第I晶體管V1、第2晶體管V2的基極，第2晶體管、第I晶體管的兩個發射極分別連接第4晶體管V4、第3晶體管V3的兩個集電極并分別通過第4電阻R4、第2電阻R2連接電源電壓的正極、負極。
[0006]由于本申請圖2在背景申請的基礎上增加了第二穩壓偏置電路和第一互補管靜態基極電位自動控制電路，因此不但消除了背景申請圖1中電路在啟動時產生沖擊電流的問題，同時使電路更加穩定，另外還增加了橋輸出動態內阻即時相等電路和電感L，這樣功放的音質、音色也就更令人滿意，其有益效果是:使功率輸出端的電壓波形能與輸入端的信號波形保持一致，并且使電路更加穩定，功放的音質、音色更令人滿意。
[0007]為了區別于其他形式的橋式功率驅動電路，依據本發明電路中有一啟動電阻來啟動被動半橋電路，使被動半橋中的上、下臂功率晶體管彼此交替地導通負載配合主動半橋中的下、上臂功率晶體管呈不同電流強度的交換導通狀態這一特征而將本發明電路稱為-換導式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為【背景技術】一本人前期專利技術申請CN200910003635.6名稱為換導式功率
放大器的電路原理圖。
[0009]圖2為本申請一換導式功率放大器的電路原理圖。
[0010]在圖1中，晶體管Vll (或V12)連接晶體管V9(或V10)再連接晶體管V3 (或V4)構成常規的三級直耦放大電路。
[0011]在圖2中，晶體管V5、V6為第一互補管；晶體管V1、V2為第二互補管；晶體管V3、V4為功放管；晶體管Vl與V2、V5與V6應分別根據需要選用參數相同放大倍數一樣的對管，穩壓管Wl與W2的參數相同穩壓電壓為1.2V?3V，穩壓管W3的穩壓電壓為15V ;集成電路ICU IC2、IC3 型號可選擇:LM324、LM2902N、NE5532 等；電阻 R2 與 R4、R5 與 R6、R7 與 R14、Rll與R16、R15與R12、R41與R42、R43與R44、R22與R23的阻值精確相等，電阻R22、R23電阻值取值470 Ω，R7、R14、R18、R21取值IK Ω，負載阻抗8 Ω，電源電壓+25V，最大輸出功率約20W。
【具體實施方式】
[0012]本申請換導式功率放大器的運行與上述背景專利申請電路一樣，通過設置二級穩壓偏置電路將第一互補管V5、V6的靜態基極電位穩定地固定，由第一互補管V5、V6與第二互補管V1、V2組成對稱的二級直耦放大電路，音頻信號經過常規電路的多級直耦放大，從功放管V4、V3輸出并且通過啟動電阻Rl和電感L將功放管V4、V3建立在負載RL上的電壓變化傳導到第一互補管的共發射極，使其中之一晶體管的輸出電流增大而另一晶體管則趨于截止，從而推動第二互補管中一晶體管趨向飽和，趨向飽和的程度由功放管的輸出電流大小來決定，以此來配合功放管推動負載。
[0013]電路的實現是:如圖2所示，首先連接第一穩壓偏置電路，由電阻R22、R23和穩壓管W3組成；其中一端連接電源電壓正極的第23電阻R23其另一端連接第3穩壓管W3的陰極，一端連接電源電壓負極的第22電阻R22其另一端連接第3穩壓管W3的陽極。
[0014]再連接第二穩壓偏置電路，由晶體管V13和電阻R18、R19、R20、R21以及電容Cl和集成電路IC2組成；其中第21電阻R21的一端連接第3穩壓管W3的陰極，另一端連接第20電阻R20的一端和第13晶體管V13的集電極以及第2集成電路c部分IC2c的同相端，第2集成電路c部分的反相端與輸出端互連并且連接第I電容Cl的正極；第18電阻R18的一端連接第3穩壓管W3的陽極，另一端連接第19電阻R19的一端和第13晶體管V13的發射極以及第2集成電路d部分IC2d的同相端，第2集成電路d部分的反相端與輸出端互連并且連接第I電容Cl的負極；第19電阻R19、第20電阻R20的另一端互連并且連接第13晶體管V13的基極。本申請中的第二穩壓偏置電路穩壓精度一般，但實際上是可以做到遠遠超過一般的精度并做到所需的精確程度。
[0015]接下來連接第一互補管靜態基極電位固定電路，由晶體管V7、V12和穩壓管W1、W2、W4以及電阻R7、R8、R13、R14、R17組成；其中第2穩壓管W2的陰極端連接第4穩壓管W4的陰極端及第I電容Cl的正極，其陽極端連接第17電阻R17的一端和第12晶體管V12的基極，第12晶體管的發射極通過第14電阻R14連接第I電容Cl的正極，其集電極連接第6晶體管V6的基極并通過第13電阻R13連接第I電容Cl的負極；第I穩壓管Wl的陽極端連接第4穩壓管W4的陽極端及第I電容Cl的負極，其陰極端連接第17電阻R17的另一端和第7晶體管V7的基極，第7晶體管的發射極通過第7電阻R7連接第I電容Cl的負極，其集電極連接第5晶體管V5的基極并通過第8電阻R8連接第I電容Cl的正極。
[0016]接著連接第一互補管靜態基極電位自動控制電路，由集成電路IC2和晶體管V8、V9以及電阻R11、R12、R15、R16組成；其中第12電阻R12、第11電阻Rll的一端分別連接第I電容Cl的正極、負極，另一端互連；第16電阻R16、第15電阻R15的一端分別連接第I電容Cl的正極、負極，另一端互連；第2集成電路a部分IC2a的輸出端連接第7晶體管V7的基極，其同相端連接第15電阻的另一端、反相端連接第7晶體管V7的集電極，第7晶體管的發射極連接第7晶體管V7的發射極，其集電極連接第I電容Cl的正極；第2集成電路b部分IC2b的輸出端連接第9晶體管V9的基極，其反相端連接第12電阻的另一端、同相端連接第12晶體管的集電極；第9晶體管的發射極連接第I電容Cl的負極，其集電極連接第7晶體管V7的發射極。由于這里使用了集成電路IC2來對第一互補管基極間電位進行自動控制，因而提聞了控制精度的同時也為整個電路性能的提聞提供了條件。若再加上數字電位器就能容易的實現電路中關鍵處電位全自動聯動調整并精確控制在±2mV以內。
[0017]接著再連接啟動電阻Rl和電感L以及第一互補管V5、V6和第二互補管V1、V2電路，由晶體管V1、V2、V5、V6和電阻R1、R2、R3和電感L組成；其中第一互補管的第5晶體管V5、第6晶體管V6的發射極互連，兩個集電極分別通過第5電阻R5、第6電阻R6連接第二互補管的第I晶體管V1、第2晶體管V2的基極，第I晶體管、第2晶體管的集電極互連，兩個發射極分別連接第3晶體管V3、第3晶體管V4的集電極并分別通過第2電阻R2、第4電阻R4連接電源電壓的的負極、正極；啟動電阻Rl —端連接第5晶體管V5、第6晶體管V6的共發射極，另一端連接電感L的一端，電感L的另一端連接負載RL的一端并分別通過第10電阻R10、第9電阻R9連接第4晶體管V4、第3晶體管V3的兩個發射極，負載RL的另一端通過第I電感LI連接第2晶體管、第I晶體管的共集電極。
[0018]完成以上連接后開始調整可變電阻R20使電容Cl兩端的電壓為9V，接下來調整電阻R11、R12、R15、R16、R17的電阻值，使第一互補管V6的基極電位高于V5的基極電位，電位差為1.0V?1.2V左右，重復以上調整直到認為滿意為止,調試完畢應使晶體管V6的基極電位高于電源電壓的中點電位0.5V?0.6V，晶體管V5的基極電位低于電源電壓的中點電位0.5V?0.6V。圖2中其余部分為音響功放常規電路，通常由對稱的多級直耦放大電路以及環路負反饋控制組成，其常用的接法如說明書附圖2中所示:音頻小信號通過in與接地輸入具有恒流源的差動式輸入級晶體管V15的基極進行第一級放大，放大后信號直接進入晶體管V17的基極進行第二級放大，再次放大的信號直接進入晶體管V19 (或V18)的基極進行第三級放大，最后信號進入晶體管V4 (或V3)的基極進行第四級放大，經過晶體管V4(或V3)放大電流并在晶體管Vl (或V2)的導通配合下直接推動負載揚聲器RL，同時在晶體管V4、V3輸出端發射極取出電壓，通過反饋組件變成電流反饋到功放電路輸入級的反相端晶體管V16的基極，以此控制整個功放電路的動、靜工作狀態。晶體管V15、V16、V17、V18、V19可以選擇對管型號為:2SA1015/2SC1815，晶體管V1、V2，V3、V4可以選擇對管型號為:2SA1301/2SC3280(也可以用準互補對稱輸出來代替)；電阻R82與R83、R81與R84、R86與R87的電阻值精確相等，電阻R88的電阻值大約是電阻R85的2倍，電容C3、C4電容量精確相等，電容C2的電容量是電容C3、C4電容量的一百倍以上，集成電路IC1、IC3的正極、負極分別連接電源電壓的正極、負極，集成電路IC2的正極、負極分別連接第3穩壓管W3的陰極、陽極，兩個恒流源做得越穩定則越優良，常規電路的調整按通常方法進行，主要是調整晶體管V20的集電極與發射極之間的電壓使晶體管V4、V3的靜態工作電流大約30mA?IOOmA左右，再將晶體管V4、V3的共發射極電位調整到電源電壓的中點并連接上環路負反饋控制即可。
[0019]最后將啟動電阻Rl—端連接第一互補管V6、V5的共發射極，另一端連接電感L的一端，電感L的另一端連接負載RL的一端并分別通過電阻R9、RlO連接晶體管V3、V4的發射極，負載RL的另一端通過第I電感LI連接第二互補管V2、Vl的共集電極。同時接入橋輸出動態內阻即時相等電路，由集成電路ICl和晶體管V41、V42、V43、V44、V46、V47、V48以及電阻 R40、R41、R42、R43、R44、R46、R47、R48、R49、Ra、Rb 組成;其中第 I 集成電路 b 部分IClb的輸出端連接其反相端和第41晶體管V41的基極，其同相端連接第3晶體管V3的發射極，第41晶體管的發射極通過第41電阻R41連接第I晶體管Vl的發射極，第41晶體管的集電極連接第44晶體管V44的基極和集電極，第44晶體管的發射極通過第44電阻R44連接第2晶體管V2的發射極；電阻連接在第44晶體管的基極與發射極之間；第I集成電路d部分ICld的輸出端連接第47晶體管V47的基極，其反相端連接第44晶體管的基極，其同相端連接第2晶體管的集電極，第47晶體管的發射極通過第47電阻R47連接電源電壓的負極，其集電極連接第48晶體管V48的基極，第48晶體管的發射極連接第2晶體管的發射極，其集電極通過b電阻Rb連接第6晶體管V6的集電極，第40電阻R40連接在第47晶體管的基極與發射極之間，第48電阻R48連接在第48晶體管的基極與發射極之間；[0020]第I集成電路c部分IClc的輸出端與反相端互連并連接第42晶體管V42的基極，其同相端連接第4晶體管V4的發射極，第42晶體管V42的發射極通過第42電阻R42連接第2晶體管V2的發射極，第42晶體管的集電極連接第43晶體管V43的基極和集電極，第43晶體管的發射極通過第43電阻R43連接第I晶體管Vl的發射極；第I集成電路a部分ICla的輸出端通過第46電阻R46連接第46晶體管V46的基極，其同相端連接第43晶體管的基極，其反相端連接第I晶體管的集電極，，第43晶體管的發射極連接第I晶體管的發射極，其集電極通過a電阻Ra連接第5晶體管V5的集電極，第49電阻R49連接在第46晶體管的基極與發射極之間。
[0021]晶體管V5、V6應選高β值PNP型、NPN型對管也可選達林頓對管，β值在350?1000，附圖中全部晶體管對管的配對誤差在±5%或者更小。若是工廠化規模生產則還需要加入中點直流伺服電路、第一互補管防交越失真電路、第二互補管防過流飽和檢測電路、IOHz及其以下頻率的慮波陷波和檢測、過電流過電壓保護電路等；并且在這里還要提出一個重要經驗:作為業余愛好電子技術人士和專業電子技術人士應當從剛開始就記住使用必備的示波儀器來檢測電子電路并要參閱相關專業的技術資料，以避免在研究開發電子產品的過程中延誤多年太長的時間，這樣的設備雖然價格貴也不經常使用，但通過對示波儀顯示的波形進行觀察較快作出判斷和保證電子產品的品質會有很大幫助。
[0022]按文中所述要求順序完成以上步驟后，整個功放電路就可以運行了。我們就可以聽到音色優美、音質清晰的音樂，音響效果悅耳動聽。
【權利要求】
1.導式功率放大器，其特征包括:第一穩壓偏置電路，第二穩壓偏置電路，第一互補管靜態基極電位固定及自動控制電路，啟動電阻Rl和電感L以及第一互補管和第二互補管，橋輸出動態內阻即時相等電路；所述第一穩壓偏置電路連接第二穩壓偏置電路，順序連接第一互補管靜態基極電位固定及自動控制電路；所述啟動電阻Rl —端連接第一互補管V5、V6的共發射極，另一端連接電感L的一端，電感L的另一端連接負載RL的一端并分別通過第10電阻R10、第9電阻R9連接第4晶體管V4、第3晶體管V3的兩個發射極，負載RL的另一端通過第I電感LI連接第二互補管V1、V2的共集電極，第5晶體管V5、第6晶體管V6的兩個集電極并分別通過第5電阻R5、第6電阻R6連接第I晶體管V1、第2晶體管V2的基極，第2晶體管、第I晶體管的兩個發射極分別連接第4晶體管V4、第3晶體管V3的兩個集電極并分別通過第4電阻R4、第2電阻R2連接電源電壓的正極、負極。
2.根據權利要求1的換導式功率放大器，其特征包括:所述第一互補管靜態基極電位固定電路，由晶體管￥7、￥12和穩壓管11、胃2、財以及電阻R7、R8、R13、R14、、R17組成；其中第2穩壓管W2的陰極端連接第4穩壓管W4的陰極端及第I電容Cl的正極，其陽極端連接第17電阻R17的一端和第12晶體管V12的基極，第12晶體管的發射極通過第14電阻R14連接第I電容Cl的正極，其集電極連接第6晶體管V6的基極并通過第13電阻R13連接第！電容C1的負極；第I穩壓管Wl的陽極端連接第4穩壓管W4的陽極端及第I電容Cl的負極，其陰極端連接第17電阻R17的另一端和第7晶體管V7的基極，第7晶體管的發射極通過第7電阻R7連接第I電容Cl的負極，其集電極連接第5晶體管V5的基極并通過第8電阻R8連接第I電容Cl的正極。
3.根據權利要求1.的換導式功率放大器，其特征包括:所述第一穩壓偏置電路，由電阻R22、R23和穩壓管W3組成；其中一端連接電源電壓正極的第23電阻R23其另一端連接第3穩壓管W3的陰極，一端連接電源電壓負極的第22電阻R22其另一端連接第3穩壓管W3的陽極。
4.根據權利要求1.的換導式功率放大器，其特征包括:所述第二穩壓偏置電路，由晶體管V13和電阻R18、R19、R20、R21以及電容Cl和集成電路IC2組成；其中第21電阻R21的一端連接第3穩壓管W3的陰極，另一端連接第20電阻R20的一端和第13晶體管V13的集電極以及第2集成電路c部分IC2c的同相端，第2集成電路c部分的反相端與輸出端互連并且連接第I電容Cl的正極；第18電阻R18的一端連接第3穩壓管W3的陽極，另一端連接第19電阻R19的一端和第13晶體管V13的發射極以及第2集成電路d部分IC2d的同相端，第2集成電路d部分的反相端與輸出端互連并且連接第I電容Cl的負極；第19電阻R19、第20電阻R20的另一端互連并且連接第13晶體管V13的基極。
5.根據權利要求1.的換導式功率放大器，其特征包括:第一互補管靜態基極電位自動控制電路，由集成電路IC2和晶體管V8、V9以及電阻R11、R12、R15、R16組成；其中第12電阻R12、第11電阻Rll的一端分別連接第I電容Cl的正極、負極，另一端互連;第16電阻R16、第15電阻R15的一端分別連接第I電容Cl的正極、負極，另一端互連；第2集成電路a部分IC2a的輸出端連接第8晶體管V8的基極，其同相端連接第12電阻的另一端、反相端連接第7晶體管V7的集電極，第8晶體管的發射極連接第7晶體管V7的發射極，其集電極連接第I電容Cl的正極；第2集成電路b部分IC2b的輸出端連接第9晶體管V9的基極，其反相端連接第12電阻的另一端、同相端連接第12晶體管的集電極；第9晶體管的發射極連接第I電容Cl的負極，其集電極連接第12晶體管V12的發射極。
6.根據權利要求1.的換導式功率放大器，其特征還包括所述的橋輸出動態內阻即時相等電路，其中第I集成電路b部分IClb的輸出端連接其反相端和第41晶體管V41的基極，其同相端連接第3晶體管V3的發射極，第41晶體管的發射極通過第41電阻R41連接第I晶體管Vl的發射極，第41晶體管的集電極連接第44晶體管V44的基極和集電極，第44晶體管的發射極通過第44電阻R44連接第2晶體管V2的發射極；第I集成電路d部分ICld的輸出端連接第47晶體管V47的基極，其反相端連接第44晶體管的基極，其同相端連接第2晶體管的集電極，第47晶體管的發射極通過第47電阻R47連接電源電壓的負極，其集電極連接第48晶體管V48的基極，第48晶體管的發射極連接第2晶體管的發射極，其集電極通過b電阻Rb連接第6晶體管V6的集電極，第40電阻R40連接在第47晶體管的基極與發射極之間，第48電阻R48連接在第48晶體管的基極與發射極之間；第I集成電路c部分IClc的輸出端與反相端互連并連接第42晶體管V42的基極，其同相端連接第4晶體管V4的發射極，第42晶體管V42的發射極通過第42電阻R42連接第2晶體管V2的發射極，第42晶體管的集電極連接第43晶體管V43的基極和集電極，第43晶體管的發射極通過第43電阻R43連接第I晶體管Vl的發射極；第I集成電路a部分ICla的輸出端通過第46電阻R46連接第46晶體管V46的基極，其同相端連接第43晶體管的基極，其反相端連接第I晶體管的集電極，第4 6晶體管的發射極連接第I晶體管的發射極，其集電極通過a電阻Ra連接第5晶體管V5的集電極，第49電阻R49連接在第46晶體管的基極與發射極之間。
【文檔編號】H03F3/20GK103916091SQ201310138065
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年4月18日 優先權日:2013年4月18日
【發明者】施少俊 申請人:施少俊